Общие рекомендации к проведению занятий

При изучении курса могут возникнуть методические сложности, связанные с тем, что знаний по большинству разделов курса физики на уровне основной школы недостаточно для осознанного восприятия ряда рассматриваемых вопросов и задач.

Большая часть материала, составляющая содержание прикладного курса, соответствует государственному образовательному стандарту физического образования на профильном уровне, в связи с чем курс не столько расширяет круг предметных знаний учащихся, сколько углубляет их за счет усиления внепредметных мировоззренческой и методологической компонент содержания.

 

Методы и организационные формы обучения

Для реализации целей и задач данного прикладного курса предполагается использовать следующие формы занятий: практикумы по решению задач, самостоятельная работа учащихся, консультации, зачет. На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка, решения и обсуждения решения задач, подготовка к единому национальному тестированию, подбор и составление задач на тему и т.д.. Предполагается также выполнение домашних заданий по решению задач.   Доминантной же формой учения должна стать исследовательская деятельность ученика, которая может быть реализована как на занятиях в классе, так и в ходе самостоятельной работы учащихся. Все занятия должны носить проблемный характер и включать в себя самостоятельную работу.

Методы обучения, применяемые в рамках прикладного курса, могут и должны быть достаточно разнообразными. Прежде всего это исследовательская работа самих учащихся, составление обобщающих таблиц, а также подготовка и защита учащимися алгоритмов решения задач. В зависимости от индивидуального плана учитель должен предлагать учащимся подготовленный им перечень задач различного уровня сложности.

Помимо исследовательского метода целесообразно использование частично-поискового, проблемного изложения, а в отдельных случаях информационно-иллюстративного. Последний метод применяется в том случае, когда у учащихся отсутствует база, позволяющая использовать продуктивные методы.

 

 

Средства обучения

Основными средствами обучения пр изучении прикладного курса являются:

· Физические приборы.

· Графические иллюстрации (схемы, чертежи, графики).

· Дидактические материалы.

· Учебники физики для старших классов средней школы.

· Учебные пособия по физике, сборники задач.

 

Организация самостоятельной работы

Самостоятельная работа предполагает создание дидактического комплекса задач, решенных самостоятельно на основе использования конкретных законов физических теорий, фундаментальных физических законов, методологических принципов физики, а также методов экспериментальной, теоретической и вычислительной физики из различных сборников задач с ориентацией на профильное образование учащихся.

 

Текущая аттестация качества усвоения знаний

Текущая аттестация проводится в виде письменных контрольных (тестовых) работ. Выполнение проверочной работы предполагает решение нескольких предложенных задач по определенному разделу курса. В ходе выполнения курса планируется проводить обучающие и контрольные тесты, которые позволят закрепить и проконтролировать полученные знания. Оценка знаний и умений школьников проводится с учетом результатов выполненных практических и исследовательских работ, участия в защите решения экспериментальных, теоретических и вычислительных задач.

 

Итоговая аттестация

Курс завершается зачетом, на котором проверяются практически умения применять конкретные законы физических теорий, фундаментальные законы физики, методологические принципы физики, а также методы экспериментальной, теоретической и вычислительной физики. Проверяются навыки познавательной деятельной различных категорий учащихся по решению предложенной задачи.

 

Ожидаемыми результатами занятий являются:

✔ расширение знаний об основных алгоритмах решения задач, различных методах приемах решения задач;

✔ развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе опыта самостоятельного приобретения новых знаний, анализа и оценки новой информации;

✔ сознательное самоопределение ученика относительно профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности;

✔ получение представлений о роли физики в познании мира, физических и математических методах исследования.

 

Требования к уровню освоения содержания курса:

Учащиеся должны уметь:

- анализировать физическое явление;

- проговаривать вслух решение;

- анализировать полученный ответ;

- классифицировать предложенную задачу;

- составлять простейших задачи;

- последовательно выполнять и проговаривать этапы решения задачи средней трудности;

- выбирать рациональный способ решения задачи;

- решать комбинированные задачи;

- владеть различными методами решения задач: аналитическим, графическим, экспериментальным и т.д.;

- владеть методами самоконтроля и самооценки.

 

Основные понятия

Физическая учебная задача. Физические теории как источник постановки и решения учебных физических задач. Классификация задач. Примерные этапы решения физической задачи: физический, математический, анализ решения. Требования, предъявляемые к математическому аппарату, используемому для решения физических задач: адекватность рассматриваемому в задаче явлению; оптимальность как проявление методологического принципа простоты; соответствие математической подготовке учащихся. Физический закон. Фундаментальный физический закон. Методологические принципы физики (принцип наблюдаемости, принцип объяснения: в видах наглядного, математического, модельного объяснения, математического моделирования как объяснения; простоты; толерантности; принцип единства физической картины мира; математизация как принцип единства физических теорий; принцип сохранения, принцип соответствия, принцип дополнительности). Методы физического подобия, анализа размерности, аналогий. Модели реальных объектов. Взаимосвязь вербальных, математических моделей явления, рассматриваемого в задаче, с его физической моделью.

Экспериментальные, теоретические, вычислительные задачи по темам курса физики: механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество, оптика, колебания и волны, строение атома и атомного ядра; методы их решения в соответствии с государственной программой по физике для профильного среднего образования.

 

Структура курса

Программа делится на несколько разделов. В первый раздел вносятся сведения теоретического характера. Здесь школьники с минимальными сведениями о понятии «задача», осознают значения задач в жизни, науке, технике, знакомятся с различными сторонами работы с задачи. В частности, они должны знать основные приемы составления задач, уметь классифицировать задачу по трем-четырем основаниям. В первом разделе особое внимание уделяется последовательности действий, анализу полученного ответа. В начале раздела для иллюстрации используются задачи из различных разделов физики. При повторении обобщаются, систематизируется как теоретический материал, так и примеры решения задач, принимаются во внимание цели повторения при подготовке к государственной аттестации.

При изучение первого раздела программы, учитель использует разнообразные приемы и методы: рассказ и беседы учителя, вступления школьников, подробное объяснение примеров решения задач, коллективная постановка экспериментальных задач, индивидуальная и коллективная работа по составлению задач, знакомство с различными задачами.

При подборе задач в первом разделе программы необходимо использовать возможно шире задачи разнообразных видов. Основным при этом является развитие интереса учащихся к решению задач, формирование определенной познавательной деятельности при решении задачи. В итоге школьники должны уметь классифицировать предложенную задачу, составлять простейшие задачи, последовательно выполнять и проговаривать этапы решения задачи средней трудности.

Следующие части программы посвящены решению задач по темам курса физики: механика, молекулярная физика и термодинамика, электромагнитные явления, оптика, колебания и волны, строение атома и атомного ядра.

При решении задач по различным темам курса физики 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.

В механике это описание движения материальной точки законами Ньютона и описание движения физической системы законами сохранения. Идея относительности механического движения рассматривается при решении системы задач, описание явления в различных системах отсчета.

В молекулярной физике описание трех состояний вещества осуществляется на основе положений молекулярно-кинетической теории и их следствия, термодинамический метод раскрывается в применение его для описания процессов с идеальным газом, в решение процессов с идеальным газом, в решение комбинированных задач на явление превращения вещества из одного состояния в другое.

При решении задач на электромагнитные явления объяснение изучаемых физических процессов ведётся на основе рассмотрения движения и существование электромагнитного поля. Необходимо большее внимание, чем в основном курсе, уделять задачам технического и краеведческого содержания, занимательным и экспериментальным задачам.

В электричестве плодотворность идеи объяснения изучаемых физических явлений на основе рассмотрения движения зарядов и существования электромагнитного поля должна подчеркиваться при решении всех задач. Конкретным проявлением этой идеи является описание явлений теми или иными конкретными законами.

В процессе решения задач на колебания учащиеся должны осознать те специфические отличия, которые колебательное движение по сравнению с равномерным и равнопеременным. Вопросы динамики колебательного движения и превращения энергии углубляют с помощью задач об упругих колебаниях и задач о математическом маятнике.

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. Подбор задач осуществляется учителем исходя из конкретных возможностей учащихся.

                                                           

Программа

Физические задачи и их решение (3ч.)

Физическая задача. Классификация задач и их основные приемы решения (1ч.)

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. Примеры задач всех видов.

 

Правила и приемы физических задач (2 ч.)

Общее требование при решении физических задач. Этапы решения физических задач. Работа с текстом задачи. Анализ физического явления; формулировка и ее решения (план решения). Выполнение плана решение задач. Числовой расчет. Использование вычислительной техники для расчетов. Анализ решения и его значение. Оформление решения задач. Типичные недостатки при решении и оформлении решения физических задач. Изучение примеров решения задач. Различные приемы и способы физических задач: алгоритм, аналогии, геометрические приемы, метод размерностей, графические решения и т.д.

 

Механика (18ч.)

Кинематика (5 ч.)

Задачи по кинематике равномерного равноускоренного прямолинейного движения материальной точки. Задачи на расчет средней скорости неравномерного движения. Векторный и координатный методы решения задач по кинематике. Графические задачи по кинематике равномерного и неравномерного движений. Решение задач, описывающих некоторые виды сложного движения. Решение задач на движение материальной точки по окружности и вращательное движение твердого тела.

 

Динамика (5 ч.)

Задачи на применение законов Ньютона. Задачи на применение законов для сил тяготения, упругости, сухого и вязкого трения. Задачи на движение материальной точки под действием постоянной силы. Задачи с использованием понятий вес тела, невесомость, перегрузки. Задачи на движение тела (материальной точки) под действием нескольких сил. Задачи на движение со связями. Решение задач на применение законов динамики к движению тела (материальной точки) по окружности. Применение основных законов динамики к космическим полетам.

 

Статика (4ч.)

Решение задач на определение равновесия невращающихся тел. Решение задач определение равновесия тел с закрепленной осью вращения. Решение задач на статику жидкостей и газов.

 

 

Законы сохранения (4ч.)

Задачи с использованием понятий импульс тела, изменение импульса тела, импульс силы. Задачи на законы изменения и сохранения импульса. Задачи на применение закона сохранения импульса к реактивному движению. Задачи с использованием понятий работа, мощность, кинетическая и потенциальная энергия. Задачи на законы сохранения и изменения механической энергии. Решение задач по механике на основе динамического и энергетического подходов.

Молекулярная физика и термодинамика (9ч.)

Строение и свойства газов, жидкостей и твёрдых тел (5ч.)

Качественные задачи на понятие теплового равновесия. Качественные задачи на применение основных положений МКТ. Задачи- оценки на расчет масс, числа и размеров молекул. Задачи на применение основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа. Решение задач на свойство паров. Решение задач на определение характеристик твердого тела. Решение задач на описание поверхностного слоя.

 

Основы термодинамики (4 ч.)

Задачи на расчет количества теплоты в процессах теплопередачи. Задачи на расчет удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления, удельной теплоты парообразования. Задачи на составление уравнения теплового баланса. Решение комбинированных задач на первый закон термодинамики. Решение задач на применение первого закона термодинамики к изопроцессам в газах. Решение задач на тепловые двигатели.

 

Электромагнитные явления (13 ч.)

Электростатика (4ч.)

Задачи на применение закона сохранения заряда. Задачи на применение закона Кулона. Решение задач на определение потенциала электростатического поля, работы силы по перемещению заряда в электростатическом поле. Задачи на описание электрического поля различными средствами: силовыми линями, эквипотенциальными поверхностями. Решение задач на описание систем конденсаторов и расчет характеристик конденсаторных цепей. Задачи на расчет энергии электрического поля.

 

Постоянный ток (5ч.)

Решение задач на различные методы расчета сопротивления сложных электрических цепей. Использование симметрии при анализе электрических цепей. Решение задач разных видов на описание электрических цепей постоянного электрического тока с помощью закона Ома, законов последовательного и параллельного соединений. Ознакомление с правилами Кирхгофа для расчета разветвленных электрических цепей постоянного тока. Решение задач на тепловое действие тока. Решение задач на описание постоянного электрического тока в электролитах, вакууме, газах, полупроводниках: характеристика носителей, вольтамперная характеристика, характеристика конкретных явлений и др.

 

 Электромагнетизм (4ч.)

Качественные задачи на исследование магнитного поля постоянного тока. Задачи на закон Ампера. Задачи о движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Качественные и расчетные задачи на описание явления электромагнитной индукции, на закон электромагнитной индукции, на правило Ленца, на использование понятия индуктивности, на расчет энергии магнитного поля.

 

Колебания и волны (5ч.)

Задачи на определение характеристик гармонических колебаний. Задачи на применение основного уравнения динамики колебательного движения к анализу поведения маятников различных конструкций (математического и пружинного). Задачи с использованием формулы периода колебаний математического маятника. Задачи на сложение колебаний и резонанс. Задачи о распространении продольных и поперечных механических волн в упругих редах. Задачи на расчет характеристик звуковых волн. Решение задач на переменный электрический ток: характеристики переменного тока, электрические машины, трансформатор.

 

Оптика (5ч.)

Задачи на применение законов геометрической оптики: прямолинейного распространения света, отражения и преломления света. Применение к решению задач по геометрической оптике общих принципов, на примерах соображений симметрии, обратимости хода луча. Решение задач на применение формулы тонкой линзы. Задачи по волновой оптике с примерами расчетов скорости света. Качественные и расчетные задачи на дисперсию, интерференцию, дифракцию и поляризацию света. Задачи на квантовые свойства света. Задачи на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Задачи на определение характеристик фотонов: массы, импульса, определяемых с помощью закона взаимосвязи и энергии. Качественные задачи по явлению люминесценции, световому давлению и химическому действию света.

 

Основы теории относительности (2ч.)

Решение задач на относительность времени и расстояния, релятивистский закон сложения скоростей. Задачи на определение зависимости массы от скорости. Задачи на нахождение связи между массой и энергией.

 

Строение атома и атомного ядра (4ч.)

Задачи на описание спектра атома водорода на основе постулатов Бора. Задачи на расчет дефекта массы и энергетического выхода ядерных реакций. Задачи на применение законов сохранения энергии и заряда к ядерным реакциям. Задачи на применение закона радиоактивного распада.

Учебно-тематический план курса

Класс

 

№	Изучаемый материал	Количество часов	дата
	Физические задачи и их решения	3
1	Физическая задача. Классификация задач и их основные приемы решения	1
1.1- 1.2	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 типов.	1
2	Правила и приемы решения физических задач	2
2.1	Общее требование при решении физических задач. Этапы решения физических задач. Работа с текстом задачи. Анализ физического явления; формулировка и ее решения (план решения). Выполнение плана решение задач. Числовой расчет. Использование вычислительной техники для расчетов. Анализ решения и его значение. Оформление решения задач.	1
2.2	Различные приемы и способы физических задач: алгоритм, аналогии, геометрические приемы, метод размерностей, графические решения и т.д.	1
	Механика	18
3	Кинематика	5
3.1	Задачи по кинематике равномерного равноускоренного прямолинейного движения материальной точки. Задачи на расчет средней скорости неравномерного движения.	1
3.2	Векторный и координатный методы решения задач по кинематике. Графические задачи по кинематике равномерного и неравномерного движений.	1
3.3	Решение задач, описывающих некоторые виды сложного движения	1
3.4	Решение задач на движение материальной точки по окружности и вращательное движение твердого тела.	1
3.5	Контроль знаний.	1
4	Динамика	5
4.1- 4.2	Решение задач на применение законов динамики к прямолинейному движению тела (материальной точки).	2
4.3	Решение задач на применение законов динамики к движению тела (материальной точки) по окружности.	1
4.4	Применение основных законов динамики к космическим полетам.	1
4.5	Контроль знаний.	1
5	Статика	4
5.1	Решение задач на определение равновесия невращающихся тел.	1
5.2	Решение задач определение равновесия тел с закрепленной осью вращения.	1
5.3	Решение задач на статику жидкостей и газов.	1
5.4	Контроль знаний.	1
6	Законы сохранения	4
6.1	Задачи с использованием понятий импульс тела, изменение импульса тела, импульс силы. Задачи на законы изменения и сохранения импульса. Задачи на применение закона сохранения импульса к реактивному движению.	1
6.2-6.3	Задачи с использованием понятий работа, мощность, кинетическая и потенциальная энергия. Задачи на законы сохранения и изменения механической энергии. Решение задач по механике на основе динамического и энергетического подходов.	2
6.4	Контроль знаний.	1
	Молекулярная физика и термодинамика	9
7	Строение и свойства газов, жидкостей и твёрдых тел	5
7.1	Качественные задачи на понятие теплового равновесия. Качественные задачи на применение основных положений МКТ. Задачи- оценки на расчет масс, числа и размеров молекул. Задачи на применение основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.	1
7.2	Решение задач на свойство паров.	1
7.3	Решение задач на определение характеристик твердого тела.	1
7.4	Решение задач на описание поверхностного слоя.	1
7.5	Контроль знаний.	1
8	Основы термодинамики	4
8.1	Задачи на расчет количества теплоты в процессах теплопередачи. Задачи на расчет удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления, удельной теплоты парообразования. Задачи на составление уравнения теплового баланса.	1
8.2	Решение комбинированных задач на первый закон термодинамики. Решение задач на применение первого закона термодинамики к изопроцессам в газах.	1
8.3	Решение задач на тепловые двигатели.	1
8.4	Контроль знаний.	1
9	Решение комбинированных и экзаменационных задач	3
10	Итоговый контроль.	1

 

Класс

№	Изучаемый материал	Количество часов	дата
	Электромагнитные явления	13
1	Электростатика	4
1.1	Задачи на применение закона сохранения заряда. Задачи на применение закона Кулона.	1
1.2	Решение задач на определение потенциала электростатического поля, работы силы по перемещению заряда в электростатическом поле. Задачи на описание электрического поля различными средствами: силовыми линями, эквипотенциальными поверхностями.	1
1.3	Решение задач на описание систем конденсаторов и расчет характеристик конденсаторных цепей. Задачи на расчет энергии электрического поля.	1
1.4	Контроль знаний.	1
2	Постоянный ток	5
2.1	Решение задач на различные методы расчета сопротивления сложных электрических цепей. Использование симметрии при анализе электрических цепей. Решение задач разных видов на описание электрических цепей постоянного электрического тока с помощью закона Ома, законов последовательного и параллельного соединений. Ознакомление с правилами Кирхгофа для расчета разветвленных электрических цепей постоянного тока.	2
2.2	Решение задач на тепловое действие тока.	1
2.3	Решение задач на описание постоянного электрического тока в электролитах, вакууме, газах, полупроводниках: характеристика носителей, вольтамперная характеристика, характеристика конкретных явлений и др.	1
2.4	Контроль знаний.	1
3	Электромагнетизм	4
3.1	Качественные задачи на исследование магнитного поля постоянного тока. Задачи на закон Ампера. Задачи о движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.	1
3.2-3.3	Качественные и расчетные задачи на описание явления электромагнитной индукции, на закон электромагнитной индукции, на правило Ленца, на использование понятия индуктивности, на расчет энергии магнитного поля.	2
3.4	Контроль знаний.	1
4	Колебания и волны	5
4.1-4.2	Задачи на определение характеристик гармонических колебаний. Задачи на применение основного уравнения динамики колебательного движения к анализу поведения маятников различных конструкций (математического и пружинного). Задачи с использованием формулы периода колебаний математического маятника. Задачи на сложение колебаний и резонанс.	2
4.3	Задачи о распространении продольных и поперечных механических волн в упругих средах. Задачи на расчет характеристик звуковых волн.	1
4.4	Решение задач на переменный электрический ток: характеристики переменного тока, электрические машины, трансформатор.	1
4.5	Контроль знаний.	1
5	Оптика	5
5.1-5.2	Задачи на применение законов геометрической оптики: прямолинейного распространения света, отражения и преломления света. Применение к решению задач по геометрической оптике общих принципов, на примерах соображений симметрии, обратимости хода луча. Решение задач на применение формулы тонкой линзы.	2
5.3	Задачи по волновой оптике с примерами расчетов скорости света. Качественные и расчетные задачи на дисперсию, интерференцию, дифракцию и поляризацию света.	1
5.4	Задачи на квантовые свойства света. Задачи на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Задачи на определение характеристик фотонов: массы, импульса, определяемых с помощью закона взаимосвязи и энергии. Качественные задачи по явлению люминесценции, световому давлению и химическому действию света.	1
5.5	Контроль знаний.	1
6	Основы теории относительности	2
6.1	Решение задач на относительность времени и расстояния, релятивистский закон сложения скоростей.	1
6.2	Задачи на определение зависимости массы от скорости. Задачи на нахождение связи между массой и энергией.	1
7	Строение атома и атомного ядра	4
7.1	Задачи на описание спектра атома водорода на основе постулатов Бора.	1
7.2-7.3	Задачи на расчет дефекта массы и энергетического выхода ядерных реакций. Задачи на применение законов сохранения энергии и заряда к ядерным реакциям. Задачи на применение закона радиоактивного распада.	2
7.4	Контроль знаний.	1
8	Решение комбинированных и экзаменационных задач	4
9	Итоговый контроль.	1

Литература

       Для учителей:

1. Мясников С.П., Осанова Т.Н. Пособие по физике. -М.:Высшая школа, 1980г.

2. Задачи и упражнения с ответами и решениями: Фейнмановские лекции по физике. - М.: Мир, 1969.

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

4. Усова А.В. и др. Практикум по решению физических задач. - М.: Просвещение, 1992.

5. Практикум по методике решения физических задач: Учебное пособие для физико-математических факультетов педагогических институтов / В.И. Богдан и др. - Мн.: Высшая школа, 1983.

6. Фридман Л.М., Турецкий Е.И. Как научиться решать задачи. - М.: Просвещение, 1983.

7. Методика факультативных занятий по физике / Под редакцией О.Ф.Кабардина, В.А.Орлова. - М.: Просвещение, 1988.

8. Кабуелкин Б.Н. Методика решения задач по физике. - Л.: ЛГУ, 1972.

 

       Для учащихся:

1. Балаш ВА. Задачи по физике и методы их решения. - М.: Просвещение, 1983.

2. Демкович В.П., Демкович Л.П. Сборник задач по физике для VIII-X классов средней школы. - М.: Просвещение, 1981.

3. Довнар ЭА., Курочкин ЮА., Сидорович П.Н. Экспериментальные олимпиадные задачи по физике. - Мн.: Народная асве-та, 1981.

4. Бутиков Б.И. и др. Физика в задачах. - Л.: ЛГУ, 1976.

5. Ланге В.Г. Экспериментальные физические задачи на смекалку. - М.: Наука, 1985.

6. Сборник задач по физике: Учебное пособие / Под редакцией С.М.Козела. - М.: Наука, 1983.

7. Пинский. АА. Задачи по физике. - М.: Наука, 1985.

8. Слободецкий И.Ш., Орлов ВА. Всесоюзные олимпиады по физике. - М.: Просвещение, 1992.

9. Кабардин О.Ф., Орлов ВА. Международные олимпиады по физике. - М.: Наука, 1985.

10. Тульчинекий М.Е. Качественные задачи по физике. - М.: Просвещение, 1972.

11. Разумовский В.Г. Творческие задачи по физике. - М.: Просвещение, 1978.

12. Савченко Н.Е. Решение задач по физике: Пособие для поступающих в вузы. - Мн.: Вышэйшая школа, 1994.