Использование задач при изучении кинематики в 10 классе

Использование задач при изучении кинематики в 10 классе.

Методика преподавания физики выполняет несколько главных задач:

1. Общеобразовательная (учащиеся получают знания основ физики и приобретают умения и навыки использовать эти знания на практике).

2. Развивающая (развивает познавательные возможности: самостоятельно изучать новую литературу, ориентироваться в потоке научно-технической информации, учиться логически мыслить и переходить от логического мышления к диалектическому и творческому).

3. Воспитывающая (обучение физики служит базой для формирования научного мировоззрения, которое реализуется при раскрытии таких аспектов, как человек и труд, человек и машина).

При успешном решении этих задач у учащихся формируются необходимые умения и навыки.

Интеллектуальные умения:

— умение анализировать

— умение абстрагировать

— сравнивать

— синтезировать

практические умения:

— измерять

— вычислять

— собирать схему и т.д.

познавательные умения:

— умения самостоятельно приобретать знания

умение работать с книгой

умение наблюдения(выбрать объект, цель, наилучший способ наблюдения, сделать выводы).

Исследования показали, что наиболее эффективным является обучение, основанное на поэтапном формировании умений, например по такой схеме:

1. Выполнение заданий по образцу. Учащимся дается полный алгоритм решения задания.

2. Реконструктивно-вариативные задания. Задание несколько изменяется, но учащиеся используют знания, полученные при выполнении заданий по образцу.

3. Частично — поисковое задание. Перед учащимися ставится проблема самостоятельно решить некоторые части заданий.

4. Творческие задания. Полнейшая самостоятельность в выборе методов и средств выполнения задания. Целью этих заданий является открытие либо новых знаний, которых учащийся раньше не знал, либо открытий мирового развития.

Решение задач для формирования интеллектуальных умений.

Умение анализировать наиболее широко применяется при решении качественных и графических задач, а также расчетных задач, требующих не только анализа условия задачи, но и анализа полученных результатов. Пример одной из таких задач рассматривается далее.

Задача 1:

Тело бросили вертикально вверх с начальной скоростью 30м/с. Через сколько времени оно окажется на высоте 25 метров?

При анализе условия необходимо подчеркнуть, что тело можно считать материальной точкой, и оно движется только под действием силы тяжести (т.к. сила сопротивления при таком движении много меньше силы тяжести). Затем необходимо подчеркнуть, что ускорение тела равно ускорению свободного падения. Выбрав систему отсчета и проанализировав начальные условия учащиеся получают уравнение движения:

y = v₀t – gt²/2

После подстановки числовых значений уравнение принимает вид

t ² — 6t + 5 = 0, с корнями t1=5c и t2=1c.

Если бы один из корней оказался отрицательным, то его можно было «отбросить», так как « время не может быть отрицательным». В данном случае оба корня положительные. Какой же верен? После анализа характера движения данного тела учащиеся должны придти к вывод, что оба корня верны, так как на высоте 25 метров тело было через 1с при движении вверх и через 5с, двигаясь вниз. Тут же можно попросить ребят рассчитать максимальную высоту подъема и сравнить ее с заданной высотой, можно обсудить вопрос о том, что означает отсутствие корней данного уравнения или наличие только одного корня.

Для развития интеллектуальных умений полезно решать задачи, имеющие несколько решений, чтобы ученики пробовали выбирать наиболее рациональный и красивый. Рассмотрим для этого задачу 2.

Задача 2:

Тело, двигаясь прямолинейно из состояния покоя с ускорением 5м/с² ,достигло скорости 30м/с, а затем, двигаясь равнозамедленно, остановилось через 10с от начала движения. Определите путь, пройденный телом.

При решении этой задачи стандартным способом учащиеся столкнутся с вычислительными трудностями: вначале надо найти время разгона, путь, пройденный за это время, а затем – время торможения, ускорение при торможении, тормозной путь. Только после нахождения этих величин можно ответить на вопрос задачи. Даже если рассмотреть решение этой задачи в общем виде, то будет видно как непросто это решение. А решение этой задачи графически – легко и красиво. Достаточно построить график зависимости скорости движения от времени (можно в общем виде) и вспомнить, что пройденный путь численно равен площади фигуры, ограниченной этим графиком и осью времени. Для решения данной задачи необходимо рассчитать площадь треугольника, где основанием является время, а высотой – максимальная скорость. Необычный метод решения повышает также интерес к предмет

Среди задач выделяется класс графических задач, которые могут научить ребят описывать движение тел, характеризовать эти движения, сравнивать движения различных тел. Вот пример одной из таких задач.

Задача 3: Даны графики зависимости скорости от времени для трех тел. Что общего в движении этих тел? А в чем различие?

Общим для всех трех тел является характер движения, так как все тела движутся равноускоренно (линейная зависимость скорости от времени). Затем надо сравнить попарно движение тел: тела 1 и 2 движутся с одинаковым ускорением, но у них различные начальные скорости, тела 1 и 3 имеют одинаковую начальную скорость, но ускорение тела 3 больше ускорения тела 1. Сильных учеников можно попросить сравнить перемещения тел за различные промежутки времени и т.п. Графические задачи при изучении механических явлений используются очень широко.

Качественные задачи для формирования интеллектуальных умений.

Качественные задачи по физике появились в русской методической литературе свыше 200 лет назад. Предлагались самые различные названия для этого типа задач: «практические вопросы», « вопросы на соображение», « логические задачи», « устные задачи», «качественные вопросы» и другие. Такое разнообразие наименований свидетельствует о разносторонности методических достоинств данного типа задач, поскольку каждое из названий отражает какую — нибудь одну их сторону.

Термин «качественные задачи» также не вполне точен, потому что некоторые качественные характеристики явления находят свое объяснение в соответствующих количественных соотношениях. Но этот термин подчеркивает главную особенность всех задач такого типа – внимание учащегося в них акцентируется на качественной стороне рассматриваемого явления. Решаются такие задачи путем логических умозаключений, базирующихся на законах физики, графически или экспериментально. Математические вычисления при этом не применяются.

Качественные задачи по физике способствуют углублению и закреплению знаний учащихся. Они служат также средством проверки знаний и практических навыков школьников. Применение качественных задач повышает интерес учащихся к предмету и поддерживает активное восприятие ими материала в течение урока.

Решение качественных задач учит анализировать явления, развивает логическое мышление, смекалку, творческую фантазию, умение применять теоретические знания для объяснения явлений природы, быта, техники, расширяет технический кругозор учащихся, подготавливает их к практической деятельности. Качественные задачи дают возможность учителю ввести упражнения в те разделы курса физики, которые рассматриваются в школьном курсе только с качественной стороны.

При решении качественных задач применяются следующие приемы: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут сочетаться, дополняя друг друга.

Эвристический прием состоит в постановке и разрешении ряда взаимно связанных качественных вопросов, ответы на которые содержатся либо в условии задачи, либо в известных ученику физических законах. Этот прием имеет ряд методических достоинств: он учит анализировать физические явления, описанные в задаче, синтезировать данные ее условия с содержанием известных физических законов, обобщать факты, делать выводы.

Графический прием решения применим к тем качественным задачам, условия которых формулируются с помощью различных видов иллюстраций. Использование его позволяет получить ответ на вопрос задачи в процессе исследования соответствующего чертежа, графика, схемы, рисунка и т.д. достоинство этого приема – наглядность и лаконичность решения. Он развивает функциональное мышление школьников, приучает их к точности и аккуратности.

Экспериментальный прием заключается в получении ответа на вопрос задачи на основании опыта, поставленного и проведенного в соответствии с ее условием. В процессе экспериментального решения качественных задач развивается любознательность, активность учащегося, формируются практические умения, навыки работы с физическими приборами.

Примеры качественных задач:

1. Пассажир скорого поезда смотрит в окно на вагоны встречного поезда. В момент, когда последний вагон встречного поезда прошел мимо его окна, пассажир ощутил, что его движение резко замедлилось. Почему?

2. Может ли при сложении скоростей по правилу параллелограмма скорость сложного движения быть численно равной одной из составляющих скоростей? Меньше меньшей составляющей скорости?

3. а) Два катера идут по реке в одну сторону с различными скоростями. В момент, когда они поравнялись, с каждого был сброшен спасательный круг. Спустя четверть часа катера повернули обратно и с прежними скоростями направились к брошенным в воду кругам. Который из них дойдет до круга раньше: движущейся с большей или меньшей скоростью?

б) Ту же задачу решите при условии, что катера идут первоначально навстречу друг другу

Решение задач для формирования практических умений.

Умение производить различного рода измерения учащиеся в основном приобретают при выполнении лабораторных работ. При этом виде деятельности ребята учатся оценивать погрешности этих измерений и реальность полученных результатов. Но и на уроках комбинированного типа можно предложить интересную экспериментальную задачу подобную данной.

Задача 4: Перед вами на столе ластик и измерительная лента. Положив ластик на край стола и, сообщив ему некоторую скорость в горизонтальном направлении, выполните необходимые измерения и вычислите модуль начальной скорости ластика.

Необычность условия привлечет внимание ребят, у многих появится желание решить ее. Но помимо практических умений потребуются еще умение анализировать, составлять план действий, производить различного род вычисления.

Умения вычислять, причем наиболее рациональным способом, формируется при решении любых расчетных задач.

2. Решение задач для контроля знаний и умений учащихся по физике.

Проверка знаний позволяет выяснить уровень усвоения материала и на основе этого управлять учебным процессом, совершенствуя методы и формы работы учащихся. Проверка знаний является связующим звеном между учителем и учащимися.

Ориентирующая функция проверки ориентирует преподавателя на слабые и сильные стороны усвоения материала. Передовые учителя при изложении нового материала обязательно задают вопросы цель которых выделить главное в изучаемом материале. Сам процесс проверки помогает учащимся выделить главное в изучаемом, а учителю определить степень усвоения этого главного.

Обучающая функция. Самая главная функция проверки. Проверка помогает уточнить и закрепить знания выполнения проверочных заданий. Способствует формированию знаний до более высокого уровня. Формирует умение самостоятельности и работы с книгами.

Контролирующая. Для контрольных работ и самостоятельных работ она является главной.

Диагностирующая. Устанавливает причины успехов и неудач учащихся. Проводятся специальные диагностирующие работы, которые определяют уровень усвоения знаний.

Развивающая функция. Проверка определяет способности учащегося распоряжаться объемом своих знаний и умением строить собственный алгоритм решения задач.

Воспитательная функция. Приучает учащихся к отчетности, дисциплинирует их, прививает чувство ответственности, необходимости систематических занятий.

Виды проверки:

По объему:

1. Текущие

2. Итоговые

Главное в текущей проверке не контроль знаний, выявление знаний и не знаний. Текущая проверка имеет ориентирующую, обучающую, воспитательную, развивающую, диагностирующую функции, а контрольная функция является вспомогательной.

Итоговая проверка проводится по теме, разделу, за четверть и т.д. Основная функция контролирующая.

Любая проверка носит обязательно и обучающую функцию, так как помогает повторить, закрепить, привести знания в систему.

0. Решение задач для текущего контроля знаний и умений учащихся по физике.

Для проведения текущего контроля чаще используются привычные методы (решение задач у доски с их подробным разбором, проверка домашних задач, проведение небольших по объему самостоятельных работ и т.д.), а тесты используются в основном при итоговом контроле. К достоинствам тестов можно отнести их легкость в проверке, что позволяет оперативно реагировать на ошибки учащихся и их устранение. При составлении тестов необходимо учитывать то, что ответы должны содержать типичные ошибки учащихся, неправильные ответы не должны быть неправдоподобными, ведь тесты дают проверку окончательного результата, но не показывают ход решения.

Для составления тестов можно использовать следующие приемы:

1. Расчлененный силлогизм. Например:

Направление вектора ускорения всегда совпадает

а). с направлением вектора скорости;

б) с направлением вектора перемещения;

в). с направлением равнодействующей сил ?

2. Пишется половина фразы, а вторую часть ученик пишет самостоятельно.

3. Задание с выбором правильного ответа.

4. Предложить перечислить что – либо.

5. Предложить сформулировать закон, определение, и т.д.

Небольшие тесты можно использовать при выполнении лабораторных работ в качестве тренировочных заданий и вопросов (Лабораторные работы на печатной основе под редакцией Губанова В.В.). Например при проведении лабораторной работы №1 « Исследование равноускоренного движения без начальной скорости» предлагаются следующие задания:

1. Равноускоренное движение — это _________________________.

2. В каких единицах в системе СИ измеряется:

ускорение –

скорость –

время –

перемещение –

3. За 5с скорость тела возросла с 5м/с до 15м/с. Ускорение тела равно:

а) 4м/с² ; б) 2м/с² ; в) 50м/с² ; г) – 4 м/с² ; д) – 5 м/с² .

4. Напишите формулу для ускорения в проекциях : _______________

Для проведения текущего контроля удобно использовать и графические задачи, где можно использовать для работы либо подобные задачи (несколько вариантов с различными числовыми данными), либо использовать одну задачу, но для различных групп учеников предложить различные задания. Например: дан график зависимости скорости тела от времени.

Для слабых учащихся можно предложить описать характер движения на каждом участке (равноускоренное, равнозамедленное, равномерное, сравнить ускорения, используя понятия больше или меньше и т.д.), а также рассчитать ускорение на участке АВ. Для средних учеников можно предложить рассчитать ускорения на всех участках и записать аналитическую зависимость проекции скорости от времени (в виде формулы с числовыми коэффициентами). Для сильных учащихся дополнительно можно попросить построить график зависимости ускорения от времени, а также рассчитать перемещение за первые 5с. Задания могут быть и другими в зависимости от уровня подготовки, как всего класса, так и отдельных учащихся. Такого рода задания достаточно трудоемки ( желательно составить задания с большим количеством вариантов), а также хорошего знания о конкретном классе.

Приведенные примеры составляют только очень небольшой диапазон возможных применений задач для решения поставленной задачи.

2.2. Решение задач для итогового контроля знаний и учащихся по физике.

При проверке контрольных работ необходимо помнить, что ошибки учащихся делятся на грубые, негрубые и недочеты. К грубым ошибкам относятся: незнание физических законов и неумение их применять при решении задач, незнание формул и неумение оперировать ими, неумение читать и строить графики, незнание единиц измерения физических величин, неправильное истолкование условия задачи и не владение способами их решения.

Негрубыми ошибками считаются: неточность чертежа, неточное написание единиц измерения, выбор нерационального решения. Недочетами являются: нерациональная запись математических преобразований, недочеты в формулировках, ошибки в вычислениях, небрежное выполнение работы.

В последнее время появилось достаточное количество задачников, сборников самостоятельных и контрольных работ, дидактических материалов. Несмотря на это, приходится учителю самому очень часто составлять контрольные и самостоятельные работы , учитывая особенности класса.

Я считаю, что оптимальное количество вариантов не менее 4, так как это увеличивает самостоятельность учащихся и позволяет учитывать уровень знаний учащихся ( в одной группе собираются ученики с одинаковым уровнем знаний). В каждом варианте имеются задачи различной сложности, но и варианты могут различаться по сложности.

Далее приводятся варианты тестов и контрольных работ для 10 класса

по кинематике. Они использовались мною уже три года, но каждый год вносились небольшие изменения.

1. Тест по кинематике (всего 4 варианта, одного уровня сложности)

ВАРИАНТ 1.

Выберите правильный вариант ответа:

1.Мяч, брошенный с земли вертикально вверх, достиг высоты 10 м и затем был пойман на балконе на высоте 6 м от земли. Модуль перемещения мяча равен:

а) 6м б)10м в) 4м г)16м

2.Велосипедист за 40 минут проехал 10 км. За сколько времени он проедет еще 25 км, двигаясь с той же скоростью?

а) 120мин б)1ч40мин в) 80мин г)60мин

3.Координаты материальных точек изменяются по закону: Х1=4 – t, Х2=2+3t. В какой момент времени эти точки встретятся?

а) 2с б) 4с в) 0,5с г) 6с

4.Координаты материальных точек изменяются по закону: Х1=8t, Х2=12+2t. Найти расстояние между точками через 5 с.

а) 62м б) 40м в) 18м г) 22м

5. Проекция скорости тела изменяется по закону V =3 – 0,5t. Чему равна проекция ускорения?

а) 0,5 м/с² б) – 3м/с² в) 2,5м/с² г) – 0,5м/с²

6. Скорость автомобиля за 10с уменьшилась с 54км/ч до 36км/ч. Определить ускорение

а)1,8 м/с² б) – 5,4м/с² в) – 0,5м/с² г) 9м/с²

7. Какой путь пройдет тело из состояния покоя за 5с, если ускорение 2м/с²

а) 50м б) 25м в) 10м г) 20м

8. Тело, имея скорость 5м/с, начинает двигаться с ускорением 1,5м/с² Чему будет равна скорость тела через 2с?

а) 3м/с б) 8м/с в) 11,5м/с г)2м/с

9. За первую секунду тело, двигаясь из состояния покоя, прошло 4м. Какой путь пройдет тело за пятую секунду?

а) 20м б)36м в)28м г)44м

10. Уравнение движения материальной точки имеет вид: Х=5+4t+t Чему равны ускорение и начальная скорость точки?

а)5м/с² , 4м/с б)4м/с² , 5м/с в)4м/с² , 2м/с г)2м/с² , 4м/с

2. Контрольная работа по теме «Кинематика»

( приводится один из вариантов)

ВАРИАНТ

1. При взлете самолет должен набрать скорость 180км/ч. На каком расстоянии от места старта на взлетной дорожке самолет достигнет этого значения скорости, если его ускорение постоянно и равно 2,5м/с².

2. Тело, двигаясь равноускоренно из состояния покоя, за третью секунду проходит расстояние 2,5 метра. Определите перемещение тела за пятую секунду.

3. Уклон длиной 100м лыжник прошел за 20с, двигаясь с ускорением 0,3м/с² . Какова скорость лыжника в начале и в конце уклона?

4. Дан график зависимости проекции скорости от времени. Постройте график зависимости проекции ускорения от времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Среди основных целей общеобразовательной школы особенно важными являются две: передача накопленного опыта в познании мира новым поколениям и оптимальное развитие всех потенциальных способностей каждой личности. В реальной практике школы часто задачи развития ребенка отодвигаются образовательными задачами на второй план. Но никакие усовершенствования школьных программ и учебных предметов не помогут вместить в них всю сумму знаний и умений, которые необходимы каждому человеку в современном мире. Поэтому процесс обучения должен быть ориентирован не столько на передачу суммы знаний, сколько на развитие умений приобретать эти знания. Только такой подход позволит подготовить учащихся способных активно получать необходимые знания в их дальнейшей деятельности.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Галаванов И.А. «Подходы к решению задач по физике». Центр инновации в педагогике, 1997.

2. Гульчинский М.Е. «Качественные задачи по физике». М.: «Просвещение», 1972.

3. Кирик Л.А.. «Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы по физике». М.: «Илекса», 2007.

4. Губанов В.В. «Лабораторные работы и контрольные задания по физике (тетрадь для уч-ся 10 класса)». Саратов, «Лицей», 2012.