Задачи по физике как научиться решать: Как научиться решать задачи по физике – Советы и подходы

Как научиться решать задачи по физике – Советы и подходы

Содержание

1. Введение
2. Общие рекомендации педагогов
3. Психологическая подготовка к занятию
4. Алгоритм решения задач
5. Лайфхаки для решения задач по физике

Введение

Когда мы сталкивается с трудностями в освоении точных наук, первая реакция — отнести это занятие к числу «бессмысленных». «Да зачем мне эта физика, если я собираюсь на исторический», — подобными фразами заканчиваются попытки не только научиться решать задачи по физике, но вообще вникать в премудрости этой науки.

И действительно, перед тем, как приступать к какому-то сложному делу, важно ответить себе на вопрос — а нужно ли это мне? И если нужно, то зачем?

Мы подготовили топ 7 аргументов в пользу того, что задачи по физике полезны не только тем, кто прицелился на физмат, но и «махровым» гуманитариям. Это поможет найти смысл в занятиях. За смыслом потянется и мотивация, с которой дело пойдёт легче и быстрее.

Рекомендация: рассматривайте процесс обучения как тренажёр навыков, полезных для успешной жизни. Решение задач развивает умение анализировать данные, находить верные пути решения. В процессе вы учитесь преодолевать сложности и расширяете возможности интеллекта: память, внимание, скорость создания нейронных связей. Когда вы увидите прямую связь между учебными задачами и теми качествами, которые они помогут вам развить, вопрос «зачем мне это нужно?» отпадёт сам собой.

Итак: давайте разберёмся, чем же будут вам полезны задачи по физике, если вы не собираетесь включать этот предмет в свой список ЕГЭ.

• Умение действовать по алгоритму.
  Незаменимый навык, который помогает в любой ситуации действовать продуманно, последовательно и результативно.
• Умение раскладывать данные на простые составляющие. Этот приём — декомпозиция — также отлично помогает в решении жизненных задач. Например, для того, чтобы наметить промежуточные этапы в достижении цели.
• Анализ условий и поиск вариантов решений. Мозг, заточенный на «сканирование» наиболее удачных способов, которые быстрее и легче приведут к нужному результату — это мозг целеустремленного человека, который умеет эффективно расходовать жизненные ресурсы: силы, время, здоровье и т.д.
• Умение концентрироваться. Задачи требуют навыка внимательного чтения условий. Ветер дул попутный или встречный? Лодка двигалась по течению или против? Падало ли тело в вакууме или в условиях атмосферы? — от этих «мелочей» зависит результат решения. Качество восприятия информации — интеллектуальный параметр, который позволяет быстро ориентироваться в любых сложных ситуациях.
• Произведение расчётов. Привычка перекладывать на математический язык имеющиеся данные незаменима при выборе жизненных стратегий. Тем «гуманитариям», которые не брезгуют точными науками, гораздо сподручнее держать под контролем свои финансы и сопоставлять желания с возможностями, чем тем, кто так и не перешагнул через трудность решения задач.
• Развитый интеллект. Даже без привязки к практической пользе, решение задач по физике наращивает скорость мыслительных операций и тренирует память.
• Вы научитесь лучше понимать законы мира, в котором мы живём. Привычка вникать в суть задач при их решении расширяет кругозор, обогащает личность дополнительными гранями. Когда-то физика «отпочковалась» от естествознания. Ни Архимед, ни Ньютон, ни Паскаль не открыли бы физические законы, если бы не испытывали живой интерес к тому, как устроен этот мир и по каким правилам действует.

Общие рекомендации педагогов

Их всего две, но они очень важные.

Устраните пробелы и не завышайте планку. Причиной трудностей в решении задач может быть недостаточно хорошо усвоенный предыдущего материала. В этом случае попытки «пробить стену лбом» приведут к растрате сил и желанию окончательно опустить руки.

Гораздо эффективнее будет вернуться на несколько тем назад и найти «белые пятна». Последовательно проработайте провальные темы, прежде чем двигаться дальше. Когда вы перейдёте порог о который ранее споткнулись, вы будете гордиться собой — появится желание продолжать дальше.

Если же вы замахиваетесь на олимпиадный уровень, то и в этом случае необходимо наработать опыт решения типовых задач .

Помните, что регулярные занятия небольшими порциями дают гораздо больше результата, чем «ударные» просиживания над учебником по несколько часов через большие промежутки времени.

Даже если вы учитесь по программе, в которой физика проходит раз в неделю, полезно заниматься по 20-30 минут хотя бы 3 раза в неделю, а лучше каждый день. Это даст накопительный эффект, при котором вы не будете каждый раз откатываться в точку, близкую к исходной.

Психологическая подготовка к занятию

Если «кинематика твёрдого тела», «движение с постоянным ускорением», «удельная теплота плавления» и подобные словосочетания отпугивают вас одним только видом, то и решение задач включает страх, у которого глаза велики.

Прежде чем начинать интеллектуальный штурм, проведите небольшую «медитативную» работу над снятием внутренних блокировок перед предстоящими трудностями.

Во-первых, помните, что установка «у меня не получится» настраивает на провал даже там, где для неудачи нет предпосылок. Отлавливайте подобные настроения и подменяйте на позитивные, с девизом «Прорвёмся, и не такое решали!»

Во-вторых, не драматизируйте. Даже если вы на этот раз не справитесь с задачей, солнце не погаснет, небо на землю не обрушится и даже школа, увы, не развалится. Вы всегда можете попросить помощи у одноклассников или учителей (в конце концов, именно за это они и получают зарплату). Ошибки и недопонимания — естественная и даже необходимая часть учебного процесса. Ведь если у вас всё получается с первого раза, значит вам больше нечему учиться.

В-третьих, создавайте ситуацию успеха. Прежде чем браться за сложную задачу, разгонитесь на 2-3-х более простых на ту же тему.

Мозг разомнётся, уверенность в собственных силах окрепнет.

Если же настрой не помог, и задачка не даётся, не спешите покрывать тетрадь слезами, а голову пеплом. Пропустите задачу через алгоритм, примените лайфхаки из списка ниже — и всё получится.

Алгоритм решения задач

Методика проста и укладывается в 7 шагов.

1. Самое важное в задаче — правильно понять условия. Внимательно вчитайтесь в задачу, разделяя её на элементы: что дано? что требуется найти? как между собой соотносятся все данные задачи?

Как отработать навык понимания задач, смотрите по ссылке.

2. Запишите условия задачи — наше привычное и незаменимое «дано». Краткая запись поможет ещё раз осмыслить и конкретизировать условия — будет легко обращаться к нужным данным.

3. Нарисуйте схему. Часто школьники пренебрегают этим этапом, и зря. Когда вы переводите текст в образы, задача оживает. Именно на этапе зарисовки чаще всего и приходит понимание, как решить задачу.

4. Сделайте подборку формул и составьте систему уравнений. Руководствуйтесь простым, но важным правилом:

количество уравнений должно быть равно количеству неизвестных

Как это сделать? Посмотрите на «дано» и в найдите формулу, в которой участвуют все его буквы/символы, включая то, что нужно найти. Если таковую подобрать не удалось, берите ту, в которой есть искомая величина и ищите формулы, через которые можно выразить другие неизвестные величины из предыдущей формулы. Как только количество уравнений сравнялось с количество неизвестных — задачу можно решить.

5. Не подставляя значений, упростите уравнения. После чего останется только подставить числа и решить. Этот пункт не столько про физику, сколько про математику.

6. Проверьте, всё ли сходится, если в уравнение или систему уравнений подставить полученные значения.

7. Оформите решение в тетрадь.

Лайфхаки для решения задач по физике

1. Если вы поняли, что какой-то 7-и вышеперечисленных пунктов вызывает наибольшее затруднение — отработайте этот навык отдельно на 15-20 однотипных задачах.

2. Если выучить термины, формулы, законы из темы, к которой относится задача — решения будут даваться проще и быстрее. Для того, чтобы это сделать, не нужно зубрить материал неделями — примените инструмент «карточки» и приёмы мнемотехники из видео ниже.

Как доводить навыки до автоматизма с помощью карточек

Как запоминать формулы мнемотехникой

3. Если вы несколько раз «покрутили» задачу, но понимание, как её решить, так и не пришло — используйте сервисы формата ГДЗ. Но не торопитесь бездумно переписывать решение в тетрадь — это пустая трата времени. Подсмотрите начало решения или объяснения из видеоразбора. Возможно, этого будет достаточно, чтобы понять, что делать с задачей дальше.

Класс, теперь вы вооружены нужными инструментами и самое время приступать к практике, без которой любые рекомендации бесплодны. Но перед этим давайте ещё раз пробежимся по главным тезисам

• Умение решать задачи по физике будет полезно вам даже в том случае, если вы не относите себя к любителям точных наук.
• Не приступайте к новым темам, пока не не щёлкаете как орешки предыдущие.
• Занимайтесь понемногу, но регулярно.
• Не драматизируйте и не поддавайтесь упадническим настроениям ни заранее, ни в процессе. Верьте в себя и не стесняйтесь обращаться за помощью.
• Придерживайтесь алгоритма из 7 шагов:
  – вчитаться и понять условие
  – записать дано
  – нарисовать схему
  – составить систему уравнений
  – решить
  – проверить результат подстановкой
  – оформить решение
• Отработайте отдельно на большом количестве однотипных задач те шаги алгоритма, которые даются вам с трудом.
• Подсмотрите у экспертов начало решения задачи, если она не хочет решаться (но не злоупотребляйте этим приёмом).

И последнее: постарайтесь за «скучными» задачками увидеть процесс познания и открытий — тогда они станут для вас живыми и интересными. В ответ на такое к себе отношение, сложная и непонятная физика повернётся к вам новой стороной и станет доступной.

Как решать любые задачи по физике?

Эта небольшая инструкция действует для задач любых разделов физики: динамики, кинематики, электродинамики и любых других. Кроме того, чтобы правильно решить задачу — нужно помнить о правилах оформления решения. Может случиться так, что преподаватель просто не поймет ваше решение. Нижеописанные правила помогут вам не запутаться в простых вещах при решении задач по физике. 

1. Внимательно прочитайте условия вашей задачи по физике. Разберитесь, на какую тему задача, о чем, вообще, идет речь — о динамике изменения температуры, или о силе трения — в общем, какие физические явления и процессы рассматриваются в предложенном вам варианте. Помните, что каждое слово в условии играет важную роль! 

2. Запишите краткие условия, это будет знакомое всем из школы «Дано». Его нужно записывать кратко: буква обозначения величины и ее значение из условия. Не забывайте про единицы измерения! Так же нужно помнить, что условие задачи по физике может содержать «скрытые» данные. Например, фраза «в котле кипит вода» означает, что нужно записать температуру кипения воды как исходные данные. То есть, в секции «Дано» написать tk = 100o C. Не забудьте и про то что надо найти. Эту неизвестную величину пишут в секции «Найти». 

3. Помните про систему СИ! Часто бывает так, что в условии задачи указаны в других единицах измерения, нежели СИ. Это обычно приводит к ерунде в ответе, и мнении о неправильном решение — хотя оно то как раз оказывается верным! 

4. Чертеж. Ряд задач невозможно решить без схематичного рисунка. К таким можно отнести задачи на движения — различные перемещения твердых тел, ускорения и наклонные плоскости с блоками и нитями. Вообще, рисунок помогает лучше понять суть задачи, физического процесса или явления. Часто они наталкивают на верное решение! 
Таким образом, важный этап подготовки к решению завершен. 

5. Пришло время для решения! Тут тоже есть несколько важных правил. Первое из них — перед любыми численными расчетами необходимо написать формулу. Кроме того, не забывайте писать все единицы измерения, чтобы не «потерять» что-нибудь в итоговом ответе. 

6. Следует знать о подходах к решению. Первый вариант — решать задачу по действиям — вычисляя цифровой ответ для каждой формулы. Этот вариант не предпочтителен, и используется очень редко. Второй вариант — решение в общем виде — вывод окончательной формулы, а уже потом численный расчет. 

7. Если нет совсем никаких идей, как подойти к решению — попробуйте начать с конца. Подумайте, как рассчитать величину, которую требуется найти, а затем посмотреть, чего не хватает для ее расчета. Часто этот подход помогает. 

8. Не забудьте проверить ответ! Сначала исходя из простой логики – например, машина не может ехать с космической скоростью, а самолет весить пару граммов. Кроме того, обязательно укажите единицы измерения ответа. 

На этом все, небольшая инструкция по решению физических задач завершена. 
Конечно же, вам покажется, что это никак не поможет в решении — но спешим вас заверить, что только так можно научиться решать задачи по физике! Волшебной инструкции, по которой можно будет сходу и за 5 секунд решить любую задачу — увы — не существует.

Видеоучебник по физике — примеры решения задач

Видеоучебник по проблемам работы и энергии фокусируется на использовании концепций работы и энергии для решения проблем. Предоставив предысторию и краткую стратегию, г-н Х. подробно описывает шесть примеров задач, связанных с работой и энергией. Узнайте, как использовать концепции для решения скорости, высоты и расстояния. Видеоурок отвечает на следующий вопрос:

1. Как вы используете соотношение работы и энергии для решения задач, связанных со скоростью, высотой и расстоянием?

Чтобы повысить эффективность обучения, The Physics Classroom предоставляет следующие инструменты:

Заметки к уроку

Заметки к уроку предназначены для печати и использования при просмотре видео. Они организованы таким образом, чтобы учащиеся могли следить за видео, записывать некоторые заметки и оставлять видео с документом, на который можно ссылаться по мере продолжения обучения. Заметки к уроку доступны в формате PDF. Разрешается печатать заметки или включать ссылку на них из системы управления обучением.

Просмотр примечаний к уроку

Дополнительные и сопутствующие средства обучения

Обучение требует усилий. Просмотр видео является относительно пассивным занятием. Одно дело слушать видео, представленное человеком, который понимает материал. Но совсем другое дело применить информацию из видео в стремлении лично разобраться в материале. На этой странице перечислены различные инструменты, которые можно использовать для применения нового обучения. Инструменты включают те, которые могут использоваться учащимися, и те, которые могут использоваться учителями со своими учениками в классе. Связанные ресурсы также включены в число этих инструментов.

Просмотр дополнительных средств обучения

Ресурсы для учителей

Так ты этому учишь? Возможно, мы сможем помочь… мы занимаемся этим некоторое время, и у нас есть несколько ресурсов, которые могут оказаться полезными. Посетите страницу ресурсов для учителей и узнайте о некоторых инструментах, которые помогут вам преподавать и разрабатывать уроки по этой теме.

Посмотреть ресурсы для учителей

Слайды из видеоурока

Некоторым учащимся полезно просматривать слайды презентации. Мы предоставляем их здесь, на нашем сайте. Анимации, присутствующие в видео, трансформируются в единую статичную картинку экрана в слайдах.

Просмотр слайдов

Вы можете просмотреть это видео на YouTube или здесь на нашем сайте:

Посмотреть видеоинструкцию

Помогите нам помочь вам

Это видео является частью нашей серии видеоруководств по работе, энергии и силе. Другие видеоуроки вы можете найти здесь, на нашем сайте. Чтобы получать последние материалы из нашей серии видеоуроков по физике, мы предлагаем пользователям подписаться на канал The Physics Classroom на YouTube. Каждые Нравится и каждый Подписка помогает продвигать наше видео … так что спасибо за любую помощь, которую вы можете нам оказать. Когда вы помогаете нам, мы можем помочь вам больше.

1.8: Решение задач по физике

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

46031

• OpenStax
• OpenStax

Цели обучения

• Описать процесс разработки стратегии решения проблем.
• Объясните, как найти численное решение задачи.
• Кратко опишите процесс оценки значимости численного решения задачи.

Навыки решения задач явно необходимы для успеха в количественном курсе физики. Что еще более важно, способность применять общие физические принципы, обычно представляемые уравнениями, к конкретным ситуациям является очень мощной формой знания. Это намного мощнее, чем запоминание списка фактов. Аналитические навыки и способность решать проблемы могут быть применены к новым ситуациям, в то время как список фактов не может быть достаточно длинным, чтобы охватить все возможные обстоятельства. Такие аналитические навыки полезны как для решения задач в этом тексте, так и для применения физики в повседневной жизни.

.Рис. \(\PageIndex{1}\): Навыки решения задач необходимы для успеха в физике. (кредит: «scui3asteveo»/Flickr)

Как вы, вероятно, хорошо знаете, для решения проблем требуется определенный творческий подход и проницательность. Никакая жесткая процедура не работает каждый раз. Креативность и проницательность растут с опытом. С практикой основы решения проблем становятся почти автоматическими. Один из способов попрактиковаться — прорабатывать примеры текста для себя во время чтения. Другой вариант — проработать как можно больше задач в конце раздела, начиная с самых простых, чтобы укрепить уверенность, а затем переходя к более сложным. После того, как вы начнете заниматься физикой, вы увидите ее вокруг себя и сможете начать применять ее к ситуациям, с которыми сталкиваетесь за пределами классной комнаты, точно так же, как это делается во многих приложениях в этом учебнике.

Хотя простого пошагового метода, подходящего для решения каждой проблемы, не существует, описанный ниже трехэтапный процесс облегчает решение проблемы и делает его более осмысленным. Три этапа — это стратегия, решение и значимость. Этот процесс используется в примерах по всей книге. Здесь мы рассмотрим каждый этап процесса по очереди.

Стратегия

Стратегия — это начальный этап решения проблемы. Идея состоит в том, чтобы точно выяснить, в чем заключается проблема, а затем разработать стратегию ее решения. Вот некоторые общие рекомендации для этого этапа:

• Изучите ситуацию, чтобы определить, какие физические принципы задействованы . Часто помогает нарисовать простой эскиз в самом начале. Вам часто нужно решить, какое направление является положительным, и отметить это на своем эскизе. Когда вы определили физические принципы, гораздо легче найти и применить уравнения, представляющие эти принципы. Хотя найти правильное уравнение очень важно, имейте в виду, что уравнения представляют собой физические принципы, законы природы и отношения между физическими величинами. Без концептуального понимания проблемы численное решение не имеет смысла.
• Составьте список того, что дано или может быть выведено из заявленной проблемы (укажите «известные») . Многие проблемы сформулированы очень кратко и требуют некоторого изучения, чтобы определить, что известно. На этом этапе очень полезно также нарисовать эскиз. Формальная идентификация известных имеет особое значение при применении физики к реальным ситуациям. Например, слово «остановился» означает, что в данный момент скорость равна нулю. Кроме того, мы часто можем принять начальное время и положение за ноль, выбрав соответствующую систему координат.
• Определите, что именно нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные). Особенно в сложных задачах не всегда очевидно, что нужно найти и в какой последовательности. Составление списка может помочь выявить неизвестные.
• Определите, какие физические принципы помогут вам решить проблему . Поскольку физические принципы имеют тенденцию выражаться в виде математических уравнений, здесь может помочь список известных и неизвестных. Легче всего, если вы сможете найти уравнения, содержащие только одно неизвестное, то есть все остальные переменные известны, так что вы сможете легко найти неизвестное. Если уравнение содержит более одного неизвестного, то для решения задачи необходимы дополнительные уравнения. В некоторых задачах необходимо определить несколько неизвестных, чтобы получить наиболее необходимое. В таких задачах особенно важно помнить о физических принципах, чтобы не заблудиться в море уравнений. Возможно, вам придется использовать два (или более) разных уравнения, чтобы получить окончательный ответ.

Решение

Стадия решения — это когда вы делаете математику. Подставьте известные величины (вместе с их единицами измерения) в соответствующее уравнение и получите численное решение с единицами измерения . То есть проделайте алгебру, исчисление, геометрию или арифметику, необходимые для нахождения неизвестного из известного, убедившись, что в вычислениях используются единицы измерения. Этот шаг явно важен, потому что он дает числовой ответ вместе с его единицами измерения. Обратите внимание, однако, что этот этап составляет лишь одну треть всего процесса решения проблемы.

После выполнения математических расчетов на этапе решения задач возникает искушение подумать, что вы закончили. Но всегда помните, что физика — это не математика. Скорее, занимаясь физикой, мы используем математику как инструмент, помогающий нам понять природу. Итак, после получения числового ответа всегда следует оценивать его значимость:

• Проверьте свои единицы . Если единицы ответа неверны, значит, была допущена ошибка, и вам следует вернуться к предыдущим шагам, чтобы найти ее. Один из способов найти ошибку — проверить все уравнения, которые вы вывели, на согласованность размеров. Однако имейте в виду, что правильные единицы измерения не гарантируют правильность числовой части ответа.
• Проверьте правильность ответа. Имеет ли это смысл? Этот шаг чрезвычайно важен: – цель физики – точно описать природу. Чтобы определить, является ли ответ разумным, проверьте как его величину, так и его знак, в дополнение к его единицам измерения. Величина должна соответствовать приблизительной оценке того, какой она должна быть. Его также следует разумно сравнивать с величинами других величин того же типа. Знак обычно говорит вам о направлении и должен соответствовать вашим прежним ожиданиям. Ваше суждение улучшится по мере того, как вы будете решать больше физических задач, и у вас появится возможность делать более точные суждения о том, адекватно ли природа описана ответом на задачу. Этот шаг возвращает проблеме ее концептуальное значение. Если вы можете судить о том, является ли ответ разумным, у вас есть более глубокое понимание физики, чем просто возможность решить проблему механически.
• Проверьте, не говорит ли ответ вам что-нибудь интересное. Что это значит? Это обратная сторона вопроса: есть ли смысл? В конечном счете, физика — это понимание природы, и мы решаем физические задачи, чтобы немного узнать о том, как работает природа. Поэтому, предполагая, что ответ действительно имеет смысл, вы всегда должны уделить время тому, чтобы посмотреть, говорит ли он вам что-то о мире, что вы находите интересным.