Алгарытмічны падыход пры рашэнні задач па тэме “Механіка”

Рашэнне задач у курсе фізікі — неабходны элемент навучання, які робіць веды ўсвядомленымі, пазбаўляе ад фармалізму. Рашэнне задач вучыць дзяцей вырашэнню праблем, спрыяе больш глыбокаму і трываламу засваенню фізічных законаў, развіццю лагічнага мыслення, кемлівасці, ініцыятывы, волі і настойлівасці ў дасягненні мэты, выклікае цікавасць да фізікі, дапамагае ў набыцці навыкаў самастойнай работы і служыць незаменным сродкам развіцця самастойнасці меркаванняў.

Прычыны няўмення рашаць задачы па фізіцы могуць быць рознымі:

— перагрузка школьнага курса фізікі вучэбным матэрыялам, што не дазваляе вылучыць час на трэніроўку і практыкаванні;

— бессістэмнасць у падборы задач;

— навучэнцы адзін за адным рашаюць задачы ля дошкі, а астатнія моўчкі спісваюць;

— школьнікі не вучацца метадам рашэння задач, а проста спрабуюць іх рашаць шляхам cпроб і памылак, імкну­чыся знайсці патрэбную формулу.

Кожны настаўнік вучыць рашаць задачы па-свойму, але сярод усіх спосабаў навучання я вылучаю алгарытм. Метад рашэння задач па алгарытмах патрабуе для рэалізацыі шмат часу, якога настаўнікам ніколі не хапае. Аднак патрачаны час у сто разоў акупляецца пазней, таму што выніковасць пры рашэнні задач навучэнцамі пры дапамозе агульных алгарыт­маў павышаецца.

Прымяненне алгарытмічнага падыходу ў рашэнні задач дазваляе паглыбляць, пашыраць і замацоўваць веды, атрыманыя на вучэбных занятках па фізіцы. Паступова ў навучэнцаў фарміруецца ўменне самастойна рашаць пэўныя тыпы задач па выбраным імі алгарытме. Усё гэта развівае пазнавальную актыўнасць і зацікаўленасць дзяцей, спрыяе іх інтэлектуальнаму развіццю. Складзеныя алгарытмы могуць быць выкарыстаны на ўроках фізікі як у школе, так і ў іншых навучальных установах.

На аснове рашэння дзвюх-трох задач пад маім кіраў­ніцтвам навучэнцы павінны знайсці агульнасць логікі разважанняў і самастойна сканструяваць алгарытм. Пасля гэтага на дошцы рашаецца некалькі задач для таго, каб дзеці навучыліся свядома выконваць кожную аперацыю. Далей яны самастойна рашаюць задачы з наступнай вуснай або пісьмовай праверкай рашэння. На пачатку такой работы патрабую ад навучэнцаў няўхільнага выканання пунктаў і выкарыстання алгарытму ў зададзенай паслядоўнасці. У выніку праз некаторы час навучэнцы пераконваюцца ў карысці алгарытму і набываюць упэўненасць у сваіх магчымасцях рашаць задачы. Па меры таго, як па ўведзеным алгарытме рашаецца шэраг задач, узнікае неабход­насць у дапаўненнях і тлумачэннях, якія трэба таксама запіс­ваць у сшытак. Задачы на прымяненне алгарытмаў падбіраю такім чынам, каб кожная мела элемент навізны для выключэння аслаблення развіццёвага боку рашэння. Вучу школьнікаў рашэнню задач рознымі метадамі, як стандартнымі, так і рэдкімі ў школьнай практыцы. Карысна адну задачу рашаць рознымі спосабамі, гэта прывучае школьнікаў бачыць у любой фізічнай з’яве розныя яе бакі, развівае творчае мысленне.

У якасці прыкладу разгледзім алгарытм рашэння задач па кінематыцы. Падчас рашэння выяўляем разам з навучэнцамі агульнасць у паслядоўнасці дзеянняў і фармулюем наступны алгарытм рашэння задач па кінематыцы:

  1. Выбраць сістэму адліку (выбар цела адліку, пачатку сістэмы каардынат, дадатнага напрамку восей, моманту часу, які прымаецца за пачатковы).
  2. Вызначыць від руху ўздоўж кожнай з восей і напісаць кінематычныя ўраўненні руху ўздоўж кожнай восі — ураўненні для каардынаты і для хуткасці.
  3. Вызначыць пачатковыя ўмовы (каардынаты і праекцыі хуткасці ў пачатковы момант часу), а таксама праекцыі паскарэння на восі і падставіць гэтыя велічыні ва ўраўненне руху.
  4. Вызначыць дадатковыя ўмовы, гэта значыць каардынаты або хуткасці для якіх-небудзь момантаў часу, і напісаць кінематычныя ўраўненні руху для выбраных момантаў часу.
  5. Рашыць атрыманую сістэму ўраўненняў адносна шукаемых велічынь у агульным выглядзе.
  6. Праверыць адказ размернасцю.
  7. Падставіць у рашэнне агульнага віду зададзеныя значэнні велічынь у сістэме СІ і правесці вылічэнні.

Задача 1.

Два аўтамабілі рухаюцца прамалінейна ў адзін бок з пастаяннымі хуткасцямі V1 і V2 (прычым V1 > V2),і ў нейкі момант часу адлегласць паміж імі роўная s. Праз колькі часу і ў якім месцы першы аўтамабіль дагоніць другі?

Пасля рашэння гэтай задачы вылучаюцца асноўныя этапы, крокі рашэння, потым рашаецца другая задача па тых жа прынцыпах.

Задача 2.

Два аўтамабілі рухаюцца насустрач адзін аднаму з пастаяннымі хуткасцямі V1 і V2. Першы аўтамабіль праходзіць пункт А на прамежак часу Dt раней, чым другі праходзіць пункт В. Вызначыць, калі і дзе адбудзецца іх сустрэча, калі адлег­ласць паміж А і В роўная s.

Алгарытм па меры яго прымянення да рашэння задач рознага тыпу паступова ўсведамляецца навучэнцамі, у іх выпрацоўваецца ўменне карыстацца ім, рашаць на яго аснове розныя задачы. У выніку рашэння шэрага задач па тэме “Асновы кінематыкі” з выкарыстаннем алгарытму ўзнікае магчымасць дапоўніць яго наступным:

— сістэму адліку неабавязкова звязваць з нерухомым целам. У шэрагу выпадкаў задача рашаецца прасцей, калі сістэма адліку звязана з целам, якое рухаецца;

— сістэму адліку трэба выбіраць так, каб можна было найпрасцей вызначыць пачатковыя ўмовы;

— калі колькасць ураўненняў будзе недастатковай для знаходжання шукаемай велічыні, то трэба выявіць дадатковыя сувязі і суадносіны.

Адну і тую ж задачу можна рашыць, выкарыстоўваючы розныя метады рашэння і іх алгарытмы. Навучэнец павінен разумець, што да правільнага выніку часта вядзе некалькі шляхоў. Неабавязкова знаходзіць усе, але права выбару ў школьніка заўсёды ёсць. Напрыклад, пры рашэнні некаторых задач па кінематыцы, дынаміцы можна выкарыстоўваць не толькі кінематычны або дынамічны алгарытм, але і энергетычны.

Задача 3.

Мяч кідаюць уніз з вышыні 1,8 м з хуткасцю 8 м/с. На якую вышыню адскочыць мяч пасля ўдару аб зямлю? (Страту энергіі пры руху мяча і яго ўдар аб зямлю не ўлічвайце.)

Абавязкова разглядаю два спосабы рашэння гэтай задачы:

1) на закон захавання энергіі;

2) прымяняючы ўраўненні па тэме “Кінематыка”.

Алгарытм рашэння задач на закон захавання энергіі:

  1. Выбраць сістэму адліку.
  2. Выбраць два ці больш такіх станаў цел сістэмы, каб у лік іх параметраў уваходзілі як вядомыя, так і шукаемыя велічыні.
  3. Выбраць нулявы ўзровень — пачатак адліку патэнцыяльнай энергіі.
  4. Вызначыць, якія сілы дзейнічаюць на целы сістэмы — патэнцыяльныя або непатэнцыяльныя.
  5. Калі на целы сістэмы дзейнічаюць толькі патэнцыяльныя сілы, напісаць закон захавання энергіі.
  6. Раскрыць значэнне энергіі ў кожным стане і падставіць іх ва ўраўненне закона захавання энергіі.
  7. Рашыць ураўненне адносна шукаемай велічыні.

У першым стане: мяч знаходзіўся на вышыні h1 і меў хуткасць u1.

Потым разглядаем другі спосаб рашэння задачы — кінематычны. Прашу дзяцей выбраць той спосаб, які з’яўляецца для іх больш простым і зручным. Акцэнтую ўвагу, што з прымяненнем закона захавання энергіі задача рашаецца хутчэй і прасцей.

Такім чынам, алгарытм, які выкарыстоўваецца, накіроўвае думку навучэнца, дазваляючы хутчэй справіцца з задачай, паколькі калі навучэнцы рашаюць кантрольную работу або здаюць ЦТ — гэта не толькі рашэнне задач, але і ліміт часу, які адводзіцца на іх рашэнне.

Пры рашэнні задач па дынаміцы асаблівую ўвагу, на мой погляд, трэба ўдзяліць знаёмству з алгарытмам рашэння задач на другі закон Ньютана. Пры гэтым можна прапанаваць навучэнцам задачы на замацаванне закона ад простага да складанага.

Пры рашэні задач па тэме “Закон захавання імпульсу” пачынаю з рашэння некалькіх задач ля дошкі. Напрыклад, задача 1. Хлопчык масай 60 кг бяжыць прамалінейна і раўнамерна, пераадольваючы за 2 с 12 м, і ўскаквае на драбінкі масай 20 кг. Хуткасць драбінак была роўнай 7,2 км/г, і рухаліся яны насустрач хлопчыку. З якой хуткасцю будуць рухацца драбінкі з хлопчыкам.

Прааналізаваўшы ход думак пры рашэнні гэтых задач і выявіўшы агульнасць у разважаннях, навучэнцы самі распрацоўваюць алгарытм. Агульныя этапы пры рашэнні былі выдзелены лічбамі і аформлены ў выглядзе тэзісаў, гэта значыць быў сфармуляваны алгарытм рашэння задач на закон захавання імпульсу:

  1. Неабходна праверыць сістэму ўзаемадзейных цел на замкнутасць.
  2. Адлюстраваць на чарцяжы вектары імпульсаў цел сістэмы непасрэдна да і пасля ўзаемадзеяння.
  3. Запісаць закон захавання імпульсу ў вектарнай форме.
  4. Спраецыраваць вектарныя велічыні на восі х і у (выбіраюцца адвольна, але так, каб было зручна праецыраваць).
  5. Рашыць атрыманую сістэму скалярных ураўненняў адносна невядомых у агульным выглядзе.
  6. Праверыць размернасць і зрабіць лікавы разлік.

Далей навучэнцам прапануецца задача для самастойнага рашэння. Аднак гэты падыход неабходна правільна ўво­дзіць і метадычна выкарыстоўваць, каб навучэнцы вучыліся аналізаваць і сінтэзаваць і каб у далейшым, пры рашэнні любой задачы, у іх аўтаматычна выбудоўваўся лагічны ланцужок. Як паказвае практыка, алгарытмаванне рашэння задач дазваляе навучэнцам больш усвядомлена выбіраць спосаб рашэння задачы, вызначае аб’ём вучэбнага матэрыялу, без ведання якога цяжка або нават немагчыма дабіцца поспеху.

Рашэнне задач спрыяе запамінанню азначэнняў, законаў, правіл, развіццю лагічнага мыслення і такіх разумовых аперацый, як аналіз і сінтэз. Трэба не проста рашаць задачы па тэме, але і каменціраваць іх, якім спосабам, метадам, пры дапамозе якога прыёму яна была рэшана, якія яшчэ задачы мы можам рашыць такім спосабам. Гэта робіцца для таго, каб навучэнец, убачыўшы аналагічную задачу, мог адразу ўспомніць алгарытм яе рашэння.

Пётр ЮРКАВЕЦ,
настаўнік фізікі Ліпскай сярэдняй школы
Ляхавіцкага раёна Брэсцкай вобласці.

Пакінуць каментарый

Ваш электронны адрас не будзе апублікаваны. Абавязковыя палі пазначаны *

*