Профессор, доктор технических наук ГРЕБЁНКИН Михаил Фёдорович

ФИЗИКА. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

1. Большинство задач по физике решать будет легче, если вы будете придерживаться соображений и правил, изложенных ниже.

2. Научиться решать задачи по физике можно только решая задачи по физике. Надо решать много задач: и лёгких, чтобы обрести уверенность и приобрести навык, и трудных, чтобы научиться «шевелить мозгами», рассуждать, выпутываться из сложных ситуаций. Надо регулярно решать задачи по физике – лучше решать по 2-3 задачи каждый день, чем 20-30 задач за 2-3 дня перед сдачей задания.

3. Надо сообразить, к какому разделу физики относится задача[1]. Надо знать теорию данного раздела физики. Прежде всего, надо знать главные законы физики вообще (законы сохранения, например) и данного раздела в частности. К решению любой задачи надо подходить идейно, осмыслить физическое явление, лежащее в основе данной задачи[2]. Ни в коем случае не следует начинать решение задачи с поиска формулы, в которую останется только подставить числовые данные – это неправильный, школярский подход, так научиться решать задачи нельзя. Необходимую формулу надо вывести самому, исходя из условия задачи и общих физических соображений – это трудно, но в этом и заключается умение решать задачи.

4. Умение решать задачи отчасти сродни умению играть в шахматы. И там и тут надо знать в одном случае теорию, а в другом – правила игры. Не зная правил игры в шахматы не поиграешь, не зная физической теории – задачу по физике не решишь. Но этого мало. Правила игры в шахматы знают многие, а хорошо играют мало людей. Хорошие шахматисты умеют применять правила к конкретной ситуации на доске, умеют комбинировать, умеют заглядывать на много ходов вперёд – такое умение даётся талантом, упорным трудом и практикой – надо много играть, и играть с хорошими игроками. То же и в физике – чтобы решить задачу, надо не только знать теорию, но и уметь применить её к конкретной задаче – и это умение очень непростое и даётся и способностями и трудом – надо много решать, и решать задачи трудные. Умение решать задачи по физике не пропадёт даром – многие принципы и навыки решения физических задач в полной мере применимы при решении задач из других областей знаний, они применимы даже при разрешении жизненных ситуаций.

5. При решении задач по физике надо уметь выделить существенное, и отбросить несущественное. Эта процедура в том или ином виде выполняется при решении любой физической задачи, но многие об этом даже не подозревают[3]. Дело в том, что любая физическая проблема очень и очень сложная (мир устроен сложно), и если принимать во внимание буквально все обстоятельства данного явления, распутать проблему вряд ли удастся – сложность не позволит. Но вот, если существенные факторы выделить, а несущественные отбросить, ситуация упростится и появится реальная возможность распутать проблему. Кстати, и любая физическая теория строится в рамках определённых допущений, т. е. фактически упрощений. Умение выделять существенное и отбрасывать несущественное[4] сродни искусству, этому очень трудно научиться, именно здесь хорошо бы иметь талант или хотя бы способности. При решении любой задачи надо подумать, всё ли существенное вы учли и всё ли несущественное вы отбросили. Если вы что-то упустили из существенного, ответ вряд ли будет верным; если же вы оставили что-то из несущественного, решать будет труднее.

6. Ведите записи при решении задач аккуратно, не мельчите, не пишите карандашом. Распределяйте записи по листу бумаги не абы как, а с умом, сообразуясь с ситуацией, выделяйте этапы решения задачи.

7. Прежде всего, запишите условие задачи в определённой манере, лучше в такой, какой учат в школе. Сразу же проследите, чтобы все данные были сначала записаны так, как указано в условии задачи, а потом обязательно переписаны там, где это необходимо, в системе СИ. Для этого надо справочный материал по системе СИ держать под рукой.

8. Нарисуйте аккуратно и крупно рисунок или схему к задаче, не стесняйтесь использовать разные цвета, чтобы выделить что-нибудь. Проставьте на рисунке все необходимые обозначения. В большинстве задач по физике нарисовать рисунок или схему возможно и необходимо. Правильно и аккуратно выполненный рисунок значительно облегчает решение задач.

9. Составьте конкретный план решения. Записывая то или иное выражение, письменно поясняйте, откуда оно взялось. Не допускай появления в вашем решении формул и выражений, смысл которых вы не понимаете. Ваше неумение объяснить, откуда что взялось, полностью обесценивает решение.

10. Решение задачи проводите преимущественно в буквенном виде. Обычно в конце должна получиться расчётная формула, т. е. буквенное выражение для искомой величины. Проверьте, все ли буквенные величины, входящие в расчётную формулу, известны из условия задачи. В расчётную формулу могут входить также мировые константы (скорость света, гравитационная постоянная, масса электрона и т. п.), числовые значения которых можно взять из справочника, который должен быть под рукой. Значения некоторых мировых констант лучше выучить наизусть

11. Не торопитесь подставлять в полученную окончательную формулу числовые данные. Сначала проверьте размерность полученной формулы. Если размерности слева и справа от знака равенства совпадают, это даёт основание думать о том, что задача (с точностью до коэффициента) решена правильно.

12. Подставьте в расчётную формулу числовые данные из условия задачи и получите численный ответ. Если у вас данные из условия задачи записаны в системе СИ и если вы проверили размерность полученной расчётной формулы, то нет необходимости подставлять числа с их размерностями, подставляйте просто числа, а нужную размерность поставьте только в конце расчёта.

13. Используйте при расчётах калькуляторы или другую технику (например, ПК). Удобно вести расчёты, если значения величин, входящих в расчётную формулу, представлены в виде произведения десятичной дроби, которая больше 1, но меньше 10, с необходимым числом знаков после запятой (это зависит от точности, с какой вы решаете задачу) и степени 10 с соответствующим показателем. Например: надо писать так 2, 546· кг, и не надо писать вот так 254600 кг. Предложенная форма записи позволяет в уме приблизительно прикинуть ответ и убедиться, что техника, которой вы пользовались при расчётах, вас не подвела. Соответствующие изменения записи числовых значений физических величин следует сделать ещё при записи условия задачи в системе СИ.

14. Обязательно выпишите отдельно полученные в результате решения ответ, убедитесь, что получено именно то, что спрашивалось в задаче. Только после этого справьтесь с ответом задачи, приведённым в задачнике (если это возможно). Имейте при этом в виду, что не все ответы, приведённые в задачниках, могут быть правильными (возможны опечатки и просто ошибки).

15. Если задача трудная и сразу не решается, то внимательно несколько раз перечтите условие задачи, сделайте рисунок и отложите решение на день или два. Тем самым вы позволите вашему мозгу работать над решением задачи без участия вашего сознания. Очень может быть, что через день-два, когда вы вернётесь к решению этой задачи, она уже не покажется вам такой трудной.

[1] Сложные задачи могут включать тематику разных разделов физики.

[2] Знаменитый физик Ричард Фейнман любил любые, даже уже кем-то решённые задачи, решать ab ovo, исходя из самых общих соображений, не тратя усилий на поиск кем-то уже выведенной конкретной формулы.

[3] В школе этому обычно не учат.

[4] Здесь важно не выплеснуть с водой и ребёнка.