- •Введение
- •1. Физическая задача как объект исследования в методике преподавания физики
- •1.1 Содержание понятия задача
- •1.2 Структура задачи
- •1.3 Способы классификации задач
- •2. Уровни сложности физических задач
- •3. Описание и измерение уровня усвоения опыта в решении задач [3]
- •4. Основные этапы решения задач
- •5. Алгоритм решения физических задач
- •6. Типы задач по физике для средней школы
- •7. Основы методики обучения решению физических задач учащихся
- •7.1 Теория поэтапного формирования умственных действий как основа обучению решению задач
- •7.2 Дидактическое обеспечение обучения решению задач
- •Список литературы
- •Приложение 1. Тестовые задачи по физике
- •1. Механика
- •1.1 Основы кинематики
- •1.2 Основы динамики
- •1.3 Законы сохранения
- •Основы статики
- •2. Молекулярная физика
- •2.1 Основы мкт
- •2.2 Основы термодинамики
- •2.3 Свойства паров, жидкостей и твердых тел
- •3.Электродинамика
- •3.1 Основы электростатики
- •3.2 Законы постоянного тока
- •3.3 Магнитное поле постоянного электрического тока
- •3.4 Электромагнитная индукция
- •3.5 Электромагнитные колебания и волны
- •3.6 Оптика
- •3.7 Основы сто
- •4.Квантовая физика
- •4.1 Квантовые свойства света. Волновые свойства частиц
- •4.2 Строение атома
- •Приложение 2. Алгоритмы решения задач по разным темам курса физики
- •1. Механика [15]
- •1.1. Кинематика материальной точки
- •1.2. Динамика материальной точки
- •1.3. Законы сохранения в механике
- •1.4. Элементы статики
- •1.5. Механические колебания и волны
- •2. Молекулярная физика [15]
- •2.1. Основные положения молекулярно-кинетической теории
- •2.2. Основы молекулярно-кинетической теории газов
- •2.3. Основы термодинамики
- •2.4. Свойства паров
- •2.5. Поверхностное натяжение жидкостей
- •2.6. Свойства твердых тел
- •3. Основы электродинамики [15]
- •3.1. Электростатика
- •3.2. Законы постоянного тока
- •3.3. Магнитное поле. Электромагнитная индукция
- •3.4. Электромагнитные колебания
- •4. Оптика [15]
- •4.1. Геометрическая оптика. Фотометрия
- •4.2. Волновая оптика
- •5. Квантовые свойства света. Строение атома [15]
1.2. Динамика материальной точки
Описание механического движения имеет смысл только тогда, когда выбрана инерциальная система отсчета, относительно которой определяются все кинематические характеристики движения материальной точки и силы, действующие на нее. Поэтому решение задач по динамике требует одновременного использования всех трех законов Ньютона. На основании первого закона выбирается инерциальная система отсчета (ИСО). Поскольку в ИСО силы, действующие на тело, обусловлены только его взаимодействием с другими материальными объектами, то они могут быть определены на основе анализа этих взаимодействий с учетом третьего закона Ньютона. И, наконец, второй закон Ньютона дает возможность определить законы движения тела, т.е. найти его координаты в произвольный момент времени по силам (прямая задача динамики) или, наоборот, найти силы по законам движения (обратная задача динамики), если известны начальные условия.
При решении задач по динамике необходимо руководствоваться следующим:
1. Законы Ньютона описывают механическое движение макроскопических тел при условии, что их скорости малы по сравнению со скоростью света.
2. В механике рассматриваются только гравитационное взаимодействие и два частных случая электромагнитного, которым соответствуют силы упругости и трения.
3. Сила как вектор характеризуется абсолютным значением (модулем), направлением и точкой приложения.
4. Аналитические выражения, определяющие значения сил каждого вида, определяются законом всемирного тяготения, законом Гука и законом Кулона-Амонтона.
5. Равнодействующая всех сил, приложенных к материальной точке, является геометрической суммой сил, описывающих ее взаимодействия с внешними материальными объектами.
6. Ускорение материальной точки инвариантно относительно выбора инерциальной системы отсчета, т.е. во всех инерциальных системах отсчета оно одинаково.
7. Скорость и координаты материальной точки в любой момент времени определяется по известному ускорению и начальным условиям задачи.
Алгоритмические указания (4-7) при решении задач по динамике материальной точки можно сформулировать следующим образом:
4. Определите, с какими материальными объектами взаимодействует выделенная физическая система, и введите силы, характеризующие эти взаимодействия.
5. Изобразите на схематическом рисунке силы, действующие на физическую систему, и кинематические характеристики ее движения (скорость, ускорение, перемещение и др.).
6. Спроецируйте векторные величины на оси ОX и ОY (одну из осей целесообразно направить по ускорению), составьте соответствующие уравнения динамики и проверьте, является ли полученная система уравнений полной.
7. С учетом третьего закона Ньютона, закона Кулона-Амонтона или законов кинематики и специальных условий, заданных в задаче, составьте недостающие уравнения.
Следует помнить, что если в задаче рассматриваются движения нескольких тел, то второй закон Ньютона необходимо записать для каждого из них и учесть кинематические и динамические связи между характеристиками движения этих тел (например, равенство модулей ускорений тел, связанных между собой нерастяжимыми нитями, равенство сил действия и противодействия и т.д.).