Нужна помощь в написании работы?

Качественные задачи на олимпиадах применяются для выявления у участников умения анализировать явления и логически мыслить, творческой фантазии. Методическая ценность качественных задач проявляется особенно при изучении таких разделов курса физики, в которых нет физических формул и явления рассматриваются лишь с качественной стороны (например, закон инерции, электромагнетизм).

Для решения качественных задач необходимо научить школьников использовать два основных приёма: эвристический и графический.

Эвристический приём заключается в постановке и разрешении ряда взаимно связанных качественных вопросов, ответы на которые либо содержатся в условии задачи, либо вытекают из известных физических законов. Данный приём обладает рядом методических достоинств: он учит анализировать физические явления, описанные в задаче, синтезировать данные её условия с содержание физических законов, обобщать факты и делать выводы.

Графический приём решения применим к тем задачам, условия которых сформулированы при помощи различных видов иллюстраций. Использование данного приёма позволяет получить ответ на вопрос задачи, исследовав соответствующий чертёж, график, схему, рисунок, фотографию и т.п. Достоинство этого приёма – наглядность и лаконичность решения. Он развивает функциональное мышление школьника, приучает к точности и аккуратности. Особенно велика его ценность в тех случаях, когда дана последовательность рисунков, отражающих стадии развития явления или протекания процесса .

В основе каждого из этих приёмов лежит аналитико-синтетический метод решения, так как при решении любых физических задач анализ и синтез неразрывно связаны. Можно предложить учащимся следующий универсальный алгоритм использования данного метода для решения большинства качественных задач:

1.    Ознакомление с условием задачи: внимательное чтение текста, выделение главного вопроса задачи (что неизвестно? что требуется определить? какова конечная цель задачи?).

2.    Анализ содержания задачи: исследование исходных данных; выяснение физического смысла задачи (о каких явлениях, фактах, свойствах тел, состояниях системы идёт речь?); подробное рассмотрение графика, чертежа, рисунка, приведённых в задаче или построенных в ходе решения; внесение дополнительных (уточняющих) условий для получения однозначного ответа.

3.    Составление плана решения: построение аналитической цепи умозаключений, начинающейся с вопроса задачи и заканчивающейся формулировкой законов и определений физических величин.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

4.    Осуществление плана решения: построение синтетической цепи умозаключений, начинающейся с формулировки физических законов и определений величин, описания свойств, качеств, состояний тела и заканчивающейся ответом на вопрос задачи.

5.    Проверка ответа: сопоставление полученного ответа с общими принципами физики (законы сохранения, законы симметрии и т.п.), решение задачи другим способом.

Рассмотрим пример решения качественной задачи, взятой из олимпиады для 7 класса: одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?

Решение должно выглядеть примерно следующим образом: выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости (логическая посылка, основанная на известном физическом законе). Брусок в обеих жидкостях плавает (логическая посылка, основанная на условии задачи.) Тело плавает, если вес тела равен весу вытесненной им жидкости (логическая посылка, основанная на известном физическом законе.) Так как в обеих жидкостях один и тот же брусок плавает, то он вытеснит одинаковые по весу количества жидкостей, следовательно, выталкивающие силы в них будут одинаковыми (вывод, полученный на основании имеющихся посылок).

Итак, ответ на качественный вопрос можно было получить, синтезировав известный закон (об условии плавания тела) и условия задачи (тело плавает в обеих жидкостях).

Другой пример из олимпиады для 9 класса: почва, бумага, дерево, песок кажутся более тёмными, если они смочены. Почему?

Ответ: у сухого материала поверхность шероховатая, в связи с этим отражённый свет оказывается рассеянным. Если материал смочить, то шероховатость уменьшится. Кроме того, в тонкой плёнке воды свет испытывает многократное полное отражение и поглощается.

Также необходимо отметить, что решение качественных задач по физике, также как и количественных, может осуществляться на трёх методологических уровнях, перечисленных в предыдущем параграфе. Приведём решения одной и той же задачи на разных уровнях. Пример: какую форму будет иметь некоторая масса покоящейся жидкости, оказавшаяся в космическом пространстве далеко от других тел?

На третьем методологическом уровне, используя соображения симметрии, легко понять, что жидкость не может иметь никакой другой формы, кроме шарообразной, ибо в рассматриваемой системе отсутствуют какие-либо выделенные направления.

Задачу можно решить и на втором уровне, используя энергетические соображения: система примет такую конфигурацию, при которой её потенциальная энергия будет минимальной. Ясно, что в рассматриваемом случае можно говорить об энергии, связанной с гравитационным притяжением отдельных элементов рассматриваемой массы жидкости друг к другу. Минимальность энергии жидкости будет достигнута при её шарообразной форме. Обратим внимание на то, что при втором способе рассуждения нам потребовалась гораздо более детальная физическая модель явления.

Наконец, решение этой задачи на первом уровне, основанном на рассмотрении условий равновесия отдельных элементов жидкости при их взаимодействии друг с другом, потребует ещё большей детализации физической модели и привлечения достаточно громоздкого математического аппарата.

Путём простых рассуждений, основанных на сопоставлении относительной роли различных взаимодействий, можно распространить решение этой задачи на случай массы жидкости, находящейся внутри космического корабля с выключенными двигателями. Отметим определённую условность разобранной задачи, ибо в стороне остался вопрос о тепловом балансе массы жидкости, находящейся в космическом пространстве. Этот баланс определяет возможность и время существования жидкой фазы в космосе.

Таким образом, разные уровни общности методологии физики как науки могут эффективно использоваться при обучении учащихся решению олимпиадных задач. Развиваемое при этом мышление обучаемых – от интуитивного до строго математического – достаточно верно анализирует взаимосвязь явлений и позволяет описывать их на разных «языках» .

 

Поделись с друзьями