Элективный курс для учащихся 10 класса "Практикум решения задач по механике"

Муниципальное образовательное учреждение

средняя (полная) общеобразовательная школа №4 города Волжска

Республики Марий Эл

Практикум решения задач по механике

(Элективный курс)

Автор:

учитель физики

первой квалификационной категории

Гаврилова Оксана Петровна

Пояснительная записка.

«Знать физику – означает уметь решать задачи» Энрико Ферми

«Механика – рай математических наук» Леонардо да Винчи

Поскольку физика является основой научно-технического прогресса значение физических знаний и роль физики непрерывно возрастают. Методы и средства физического познания востребованы во всех сферах человеческой деятельности.

Важнейшей проблемой в обучении физике является развитие самостоятельности учащихся при решении задач, т. к. умение решать задачи является одним из основных показателей не только глубины усвоения учебного материала по физике, но и уровня развития мышления учащихся. В период ускорения научно-технического прогресса умение решать физические задачи становится необходимым условием для профессиональной подготовки специалистов физико-математического профиля.

Изучение механики играет решающую роль в системе профильного обучения, т.к. стройная логика механики, широкая опора в механической теории на такие общие методы познания, как анализ и синтез, индукция и дедукция, способствует развитию логического мышления учащихся.

Решение задач - это одно из важных средств повторения, закрепления и проверки знаний учащихся, один из практических методов обу­чения физике. Задачи дают материал для упражнений, требующих применения физических закономерностей к явлениям, протекающим в тех или иных конкретных условиях. Поэтому они имеют большое значение для конкретизации знаний учащихся, для привития им умения видеть в окружающей жизни проявление законов физики. Решение задач развивающего обучения направлено на развитие логического, теоретического, на­учно-технического, диалектического мышления учащихся и, сле­довательно, на развитие их интеллекта и творческих способностей.

Программа элективного курса разработана таким образом, что у учащихся должны быть базовые знания и умения по данной теме, что позволяет ученику, имеющему обязательный уровень учебных умений активно включиться в учебно-познавательный процесс и максимально себя проявить. Формулы данного раздела должны быть хорошо усвоены учащимися, так как они найдут дальнейшее применение на уроках физики по остальным разделам.

При анализе и решении задач учащиеся получают знания о конкретных природных объектах и физических явлениях, об истории науки и техники, создают и разрешают проблемные ситуации, формируют практические и интеллектуальные умения.

Курс «Практикум решения задач по механике» предназначен для учащихся 10 классов физико-математического, биолого-химического и общеобразовательного профиля. Программа элективного курса по физике соответствует требованиям к уровню подготовки выпускников школы. Содержание программы способствует развитию практических умений учащихся решать физические задачи, которые являются основополагающими для всего школьного курса физики. Кроме этого, элективный курс нацелен на формирование ключевых компетенций: исследовательской, коммуникационной и информационной.

В основе построения программы лежит модульный принцип. В каждом модуле сформулированы цель, требования к знаниям и умениям учащихся, включены занятия по повторению и систематизации знаний учащихся, конструированию и отработке алгоритма решения задач, составлению учащимися своих задач и итоговому контролю.

Цель курса: совершенствование умений и навыков решения задач разного типа и уровня.

Задачи курса:

• развить познавательный интерес учащихся к физике, к решению физических задач;

• совершенствовать полученные в основном курсе знания и умения;

• формировать представления о приемах и методах решения школьных физических задач;

• развивать логическое и абстрактное мышление;

• развивать творческие способности;

• формировать коммуникативные умения: работать в группе, вести диалог, отстаивать свою точку зрения;

• создать учащимся условия для подготовки к ЕГЭ по физике.

В процессе реализации данной программы используются такие методы обучения: метод проблемного и развивающего обучения, метод частично-поисковой деятельности, проектно-исследовательский метод, активные методы, личностно-ориентированные.

Формы обучения: групповая, в парах, индивидуальная.

Формы контроля знаний:

• текущий контроль (беседы с учащимися по изучаемым темам);

• тематический контроль (тематические зачеты и тестовые задания);

• зачет (практическое выполнение обязательных практических заданий, связанных с изучением темы курса);

• обобщающий (итоговый) контроль в форме презентации достижений, полученных в результате творческой работы над темой проекта.

В процессе обучения учащиеся приобретают следующие умения:

• использовать алгоритмический способ решения физических задач по механике;

• определять рациональность использования алгоритма в каждом конкретном случае;

• выполнять основные операции, из которых складывается алгоритм решения задач;

• переносить усвоенный метод решения задач по одному разделу на решение задач по другим разделам;

• выполнять преобразования с единицами измерения величин;

• находить функциональные зависимости между физическими величинами;

• использовать полученные навыки для составления физических задач;

• оценивать реальность полученного результата.

Календарно-тематическое планирование

Основное содержание курса.

Программа элективного курса согласована с содержанием программы основного курса. Она ориентирует учителя на дальнейшее совершенствование уже усвоенных знаний и умений и на их углубление. Для этого вся программа делится на несколько модулей. В начале изучения каждого раздела рекомендуется повторить с учащимися основные законы и формулы данного раздела. При подборе задач по каждому разделу следует использовать вычислительные, качественные, экспериментальные и творческие задачи. При проведении занятий применяются различные организационные формы уроков, большое внимание уделяется организации индивидуализированной самостоятельной работы.

Методы и приемы:

• работа с предложенной литературой;

• добыча и анализ необходимой информации для выполнения заданий;

• выполнение самостоятельной работы;

• проведение коллективной исследовательской работы учащихся с применением полученной информации на практике;

• анализ и применение полученных и добытых знаний при выполнении зачетной работы;

• подведение итогов изучения данной темы;

• работа с компьютером;

• физический опыт.

Введение 1 час.

Цель: сформировать представления учащихся о математических основах курса, о физических задачах и методах их решения.

1. Знать:

• математические основы курса;

• классификацию физических задач;

• особенности решения задач различных видов (вычислительных, качественных, экспериментальных, графических);

• общий алгоритм решения задач;

• общие требования к решению физических задач;

• требования к составлению задач.

1. Уметь:

• составлять краткое условие из текста задачи;

• правильно оформлять решение задачи;

• составлять физические задачи;

• доказывать, аргументировать собственные утверждения.

Первое занятие обращает внимание на роль математического аппарата в решении физических задач, знакомит учащихся с минимальными сведениями о понятии «задача», дает представление о значении задач в жизни, науке, технике, знакомит с различными сторонами работы с задачами. В частности, они должны знать основные приемы составления задач, уметь классифицировать задачу. В первом разделе при решении задач особое внимание уделяется последовательности действий, анализу физического явления, проговариванию вслух решения, анализу полученного ответа. При изучении данной темы обобщается, систематизируется как теоретический материал и приемы решения задач.

На первом занятии необходимо провести входную диагностику уровня сформированности умения решения расчетных задач.

При изучении используются разнообразные приемы формы обучения: рассказ и беседа учителя, подробное объяснение примеров решения задач, знакомство с различными задачниками. В качестве домашнего задания учащимся предлагается индивидуальная или коллективная работа по составлению задач или объявляется кон­курс на составление лучшей задачи.

На первом занятии формируются творческие группы учащихся. Учащиеся оказываются вовлеченными в поисковую деятельность по сбору нужной информации с дальнейшей ее обработкой, исследованием данной темы и предоставления ее в виде отчета, который проводится на последнем обобщающем занятии по механике. Каждой группе определена цель и тема проекта, источники и способы сбора информации, распределены обязанности. Определена форма отчета – выступление и презентация.

Подбор задач к следующим модулям осуществляется так, чтобы организовать на занятиях эффективную самостоятельную и коллективную работу учащихся. На занятиях большое внимание уделяется задачам технического содержания, занимательным задачам и задачам итоговой аттестации ЕГЭ. На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: коллективный поиск решения задач, разбор решений задач части А, В, С и составление задач. Также учащиеся выполняют домашние задания по решению задач. Для повышения мотивации и познавательного интереса учащихся в занятиях используются задачи, связанные с профессиональными интереса­ми учащихся, задачи межпредметного содержания, задачи связанные с деятельностью человека в быту, технике и природе.

В качестве варианта учета индивидуальных особенностей учеников подбираются задачи уровня А, В и С для отдельных учащихся в соответствии с их подготовлен­ностью. После прохождения части А он может перейти по желанию к части В или С. Учащиеся сами выбирают задания. Данный подход способствует более быстрому развитию навыков самостоятельного решения физических задач у всех участ­ников группы.

В итоге учащиеся могут выйти на высокий уровень сформированности умений решать задачи по алгоритму, владения основными приемами решения, осознания этапов деятельности по решению задач, проведения самоконтроля и самооценки решения задачи.

Перед занятием «Подбор, составление и решение задач» учащиеся разбиваются на группы и в качестве домашнего задания составляют задачи. На данном этапе происходит подбор, составление и решение занимательных задач, задач бытового, технического, военно-технического содержания, задачи на процессы, происходящие в природе. Каждой группе отводится своя тема. На уроке каждая группа вспоминает формулы по разделу. Затем формулы проверяются и учащиеся, работая в группах, применяют их при решении задачи, соседней группы. Затем оценивают свою работу и работу соседней группы.

На итоговом занятии по модулю проводится зачет. Учащиеся получают карточки с дифференцированными заданиями на «тройку», «четверку» и «пятерку». Ребята самостоятельно выбирают карточки и выполняют комментированное решение с выводом, поиск и выбор приемов решения. Или учащиеся по одному тестируются на компьютере по данной теме, а остальные самостоятельно решают данные задания.

Модуль 1. Кинематика 5 часов.

Цель модуля: формирование умений решать физические задачи по кинематике.

1. Знать:

• алгоритм решения задач по кинематике;

• особенности решения вычислительных, качественных, графи­ческих, экспериментальных задач по кинематике.

2. Уметь:

• решать расчетные задачи по алгоритму;

• составлять зависимости проекций ускорения, скорости, перемещения от времени, уравнения движения;

• решать графические и качественные задачи по кинематике;

• составлять задачи по кинематике.

На занятиях проводится углубле­ние, развитие и обобщение основных понятий кинематики. Решение кинематических задач вызывает затруднения, связанные, прежде всего с тем, что данный раздел перегружен формулами, и учащиеся не могут разобраться в них. Они не всегда понимают, что есть формулы, выражающие определения ки­нематических величин (скорости и ускорения), и есть уравнения, выражаю­щие зависимость кинематических величин от времени.

Во время решения задач на равномерное и равноускоренное прямолинейное движение происходит анализ и построение графиков зависимости координаты, пути, проекций перемещения, скорости, ускорения от времени при равномерном и равноускоренном прямолинейном движении.

При решении задач на движение тела, брошенного горизонтально и под углом к горизонту, отрабатываются навыки координатного метода решения задач по кинематике. Вообще, как показывает практика, координатный метод решения кинематических задач и соответствующий алгоритм усваивается учащимися очень нелегко. У учащихся возникают проблемы с рациональным выбором системы отсчета.

Чтобы облегчить учащимся освоение основных уравнений кинематики вращательного движения, целесообразно сопоставить, сравнить эти уравнения с уравнениями поступательного движения. Рассмотрев их, можно сделать вывод: уравнения обоих видов движения имеет одинаковую структуру, представляет собой одну и ту же совокупность математических действий над физическими величинами. Кинематика вращательного движения.

Модуль 2. Динамика и статика 5 часов.

Цель модуля: формирование умений решать физические задачи по динамике и статике.

1. Знать:

• алгоритмы решения задач по динамике и статике;

• методы и способы решения задач по данной теме;

• особенности решения вычислительных, качественных, графических задач по динамике и статике.

2. Уметь:

• работать с текстом задачи;

• реализовывать все этапы решения задач в процессе решения по данной теме;

• анализировать решение задачи;

• правильно оформлять решение задачи;

• составлять задачи по динамике и статике;

• доказывать, аргументировать собственные утверждения.

На занятиях проводится углубле­ние, развитие и обобщение основных понятий динамики и статики. При решении задач по динамике и статике учащиеся сталкиваются с ря­дом трудностей, связанных с формальным усвоением понятий и за­конов, и именно решение задач позволяет обеспечить их глубокое и неформальное усвоение.

На занятии решения задач по теме «Законы Ньютона. Виды сил» целесообразно провести углубление и развитие понятия об инерциальной системе отсчета. Для того, чтобы овладеть методом решения задач на законы Ньютона учащиеся должны углубить свои знания в понятии силы как вектора, имеющего модуль, направление и точку приложения; понятие ускорения как вектора, который всегда сонаправлен с равнодействующей силой; в формулировке и физической сущности трех законов Ньютона; типах сил, рассматриваемых в механике (силы гравитационной и электромагнитной природы).

Одна из основных трудностей для учащихся состоит в определении того, какие силы действуют на тело. Учащиеся либо забывают о действии какой-либо силы, либо прикладывают к телу «лишние» силы, не обусловленные реальным взаимодействием тел. Поэтому следующее занятие посвящено изучению движения тел под действием нескольких сил. При изображении сил часто возникают затруднения в определении направления сил упругости и трения. Среди задач по динамике рассматриваются задачи на прямоли­нейное, криволинейное движение и движение тела по наклонной плоскости.

Во время решения задач на условия равновесия тел учащиеся должны развить знания по следующим понятиям: сложение сил и равнодействующей; плечо силы и момент силы; условие равновесия тела; понятие о центре тяжести тела. В статике, как правило, рассматривается твердое тело, и очень важно научить учащихся четко определять точку приложения силы. Трудности возникают в определении плеча при нахождении момента силы, в отыскании оси, относительно которой целесообразно определять моменты сил. В связи с этим надо систематически разъяснять и обращать внимание на эти моменты внимание учащихся.

Модуль 3. Законы сохранения 5 часов.

Цель модуля: формирование умений решать физические задачи с применением законов сохранения в механике.

1. Знать:

• алгоритмы решения задач с применением законов сохранения;

• методы и способы решения задач поданной теме;

• особенности решения графических, вычислительных, качественных задач с применением законов сохранения.

2. Уметь:

• работать с текстом задачи;

• реализовывать все этапы решения задач в процессе решения по данной теме;

• анализировать решение задачи;

• правильно оформлять задачи;

• составлять задачи на законы сохранения;

• соотносить теоретические положения с практикой (приводить примеры);

• доказывать, аргументировать собственные утверждения.

На занятиях проводится углубление, развитие и обобщение основных понятий импульса, механической работы, мощности и энергии. В данном модуле очень важно обобщение и закрепление таких понятий как механическая система, замкнутая механическая система, внешние силы, внутренние силы, консервативные силы. Обратить внимание учащихся на геометрический смысл механической работы. Углубленное изучение законов сохранения импульса и энергии проводится в форме решения системы специально подобранных задач, иллюстрирующих особенности применения законов сохранения в механических явлениях.

На первом занятии этого раздела нужно обратить вынимание на то, что изменение импульсов этих двух сталкивающихся тел одинаково по модулю, но противоположно по знаку. При составлении уравнений на закон сохранения импульса у учащихся возникают проблемы, поэтому нужно напомнить им о том, что геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Здесь важно выбрать систему отсчета и правильно спроектировать уравнения.

Закон сохранения энергии является самым сложным по содержанию законом в механике и в то же время самым трудным для изучения. При решении задач на закон сохранения энергии важно обратить внимание учащихся на то, что в первую очередь важно определить является ли система замкнутой или в ней действуют внешние силы, выбрать нулевой уровень и только после этого составлять уравнения.

Обобщающее занятие по механике 1 час.

Данный этап проходит в форме защиты творческих проектов. Представление и защита своих работ происходит в форме выступления и презентации. В зависимости от темы выступление может сопровождаться физическим экспериментом или демонстрацией прибора, созданного учащимися. Развитие познавательных интересов и творческих способностей учащихся, их адаптация в дальнейшей жизни, умение работать с компьютером и программами; умение создавать приборы и проводить физический эксперимент.

После прохождения элективного курса проводится рефлексия.

Учащиеся отвечают на следующие вопросы:

1. Понравился ли тебе данный элективный курс? (было интересно, не очень интересно, неинтересно вообще)?

2. Какое значение для тебя лично имеют знания и умения, полученные при прохождении данного раздела?

3. При изучении материала ты помогал другим или как тебе помогали другие?

4. Как ты оцениваешь свои знания по данному разделу?

Литература для ученика

1. Балаш, В. А. Задачи по физике и методы их решения / В.А. Балаш. - М.: Просвещение, 1983.

2. Бальва О.П., Немченко К.Е. ЕГЭ. Физика. Экспресс-подготовка / М.: Эксмо-Пресс, 2011.

3. Бутиков, Б. И. Физика в задачах / Б. И. Бутиков, А.А. Быков, А.С. Кондратьев. - Л.: ЛГУ, 1976.

4. Гельфгат И.М., Колебошин В.Я., Любченко Н.Г., Манакин В.Л., Ненашев И.Ю., Селезнев Ю.О., Хоменко Е.В. / Сборник разноуровневых заданий для государственной итоговой аттестации по физике. - Харьков: «Гиназия», 2003.

5. Гольдфарб, И. И. Сборник вопросов и задач по физике / И.И. Гольдфарб. - М.: Высшая школа, 1973.

6. Грибов В.А. Самое полное издание типовых вариантов заданий ЕГЭ: 2012: Физика / авт. Сост. В.А. Грибов. - М.: АСТ: Астрель, 2012.

7. Касаткина И.Л. Физика для старшеклассников и абитуриентов: интенсивный курс подготовки к ЕГЭ / И.Л. Касаткина. - Москва: Омега-Л, 2012.

8. Ланге, В. Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку / В.Н. Ланге. - М.: Наука, 1985.

9. Меледин, Г. В. Физика в задачах: экзаменационные задачи с решениями / Г.В. Меледин. - М.: Наука, 1985.

10. Орлов В.А., Демидова М.Ю., Никифоров Г.Г., Ханнанов Н.К. / Единый государственный экзамен 2011. Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ - М.: Интеллект-Центр, 2011.

11. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Н.А.Парфентьева.- 3-е изд.- М.: Просвещение, 2010.

12. Пинский А. А. Задачи по физике / А.А. Пинский. - М.: Наука, 1977.

13. Фадеева А.А. Тематические тренировочные задания / А.А.Фадеева. - М.: Эксмо, 2011.

14. Физика: типовые экзаменационные варианты / под ред. М.Ю.Демидовой. - М.: Национальное образование, 2011.

Литература для учителя

1. Гельфгат И.М., Колебошин В.Я., Любченко Н.Г., Манакин В.Л., Ненашев И.Ю., Селезнев Ю.О., Хоменко Е.В. Сборник разноуровневых заданий для государственной итоговой аттестации по физике. - Харьков: «Гимназия», 2003.

2. Бальва О.П., Немченко К.Е. ЕГЭ. Физика. Экспресс-подготовка / М.: Эксмо-Пресс, 2011.

3. Грибов В.А. Самое полное издание типовых вариантов заданий ЕГЭ: 2012: Физика / авт. сост. В.А.Грибов. - М.: АСТ: Астрель, 2012.

4. Гутман, В.И. Алгоритмы решения задач по механике в средней школе. - М.: Просвещение, 1988.

5. Зильберман, А. Р. Задачи для физиков. А. Р.Зильберман, Е.Л. Сурков. - М.: Знание, 1971.

6. Каменецкий, С. Е. Методика решения задач по физике в средней школе / С.Е. Каменецкий, В.П.Орехов. - М.: Просвещение, 1987.

7. Касаткина И.Л. Физика для старшеклассников и абитуриентов: интенсивный курс подготовки к ЕГЭ / И.Л.Касаткина. - Москва: Омега-Л, 2012.

8. Методика факультативных занятий по физике / под ред. О.Ф.Кабардина, В. А. Орлова. - М.: Просвещение, 1988.

9. Тульчинский, М.Е.Качественные задачи по физике / М.Е. Тульчинский. - М.: Просвещение, 1972.

10. Каменецкий, С.Е. Методика решения задач по физике в средней школе / С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов. - М.: Просвещение, 1987

11. Методика преподавания физики / под ред. А.В.Усовой. - М.: Просвещение, 1990.

12. Факультативный курс физики / под ред. О.Ф.Кабардина, В.А.Орлова, А.В. Пономарева.- М.: Просвещение, 1998.

13. Методика преподавания физики в средней школе. Механика: Пособие для учителя / Э.Е. Эвенчик, С.Я. Шамаш, В.А. Орлов. - М.: Просвещение, 1992.

14. Орлов В.А., Демидова М.Ю., Никифоров Г.Г., Ханнанов Н.К. / Единый государственный экзамен 2011. Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ. - М.: Интеллект-Центр,2011.

15. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы: пособие для учащихся общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Н.А.Парфентьева. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 2010.

16. Усова А.В. Практикум по решению физических задач: Учебное пособие для студентов физико-математического факультета / А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева – М.: Просвещение,1992.

17. Фадеева А.А. Тематические тренировочные задания / А.А.Фадеева. - М.: Эксмо, 2011.

18. Физика: типовые экзаменационные варианты / под ред. М.Ю.Демидовой. - М.: Национальное образование, 2011.