Физикалық есептерді шығару әдістемесінің негіздері пәнінің

        6)Аналитикалық, тәсілде есептің  мазмұны жеке қарапайым 
элементтерге   жіктеліп,   жан-жақты   талданып,   соның   негізінде табуға    қажетті    шаманы    бірден    анықтаудың    зандылықтары қарастырылады.

        Яғни есептің жауабына қатысты  формуланы бірден тауып аламыз  да, ол арқылы есепті 
басқа теріс жолдарға бұлтандатпай, оған берілген мәндерді қойып есептейміз.   Бізді бірден  есептің мақсатына жетелейді.   Мұндай 
тәсілді кластағы оқушылардың білім дәрежесі (логикалық ойлауы мен математикалық ебдейлігі) жоғары болған жағдайда қолдану 
тиімді, әйтпесе, күрделі физикалық құбылыстарды дұрыс талдап, оған қатысты формулаларды түрлендіріп, керекті ең соңғы теңдеуді 
шығарып алу балаларға қиынға соғады.

       7) Синтетикалык,    тәсілмен     (жекеден     жалпыға     көшу) шығарғанда,   есептің  берілгендері  бойынша  қандай   шамаларды алдымен табуға болса, соны ретімен анықтап, ең ақырында ғана 
есептің шешуіне жетеміз. Бұл тәсілдің әдістемелік қолайлылығы, берілген    сан    мәндері    арқылы    алғашында    мүмкін    болған 
шамаларды оңай анықтап, есептің жауабына бірте-бірте келеміз,яғни ғылымдағы "қателесу және байқап көру" әдісіне ұқсас. Бірақ, 
бұл  жол   бізді  әрқашан  қажетті  ақырғы   формулаға   алып   келе 
бермей, кейде тіпті оқушыларды басқа теңдеулерге "алып қашып" кетуі де мүмкін. Есепті шешудегі аралық кезеңдерді дұрыс талдай 
білуді талап етеді. Сондықтан да, аналитикалық тәсілді жоғары, ал 
синтетикалық амалды төменгі кластарда пайдаланған әдістемелік жағынан тиімді деп есептелінеді.

Политехникалық есеп мысалы ретінде алынған  есепті аналитикалық . және синтетикалық тәсілдермен шығарып  көрсетейік  Көп жағдайда физикалық есептер біріккен түрде аналитикалық - синтетикалык, тәсілмен де шығарылады, ал кейде 4-5 тәсілдер араласып-қосылып, кешенді формада да шешіледі.

 

Берілгені:

m=280

t= 10       A 

h=35         F_k   h,t

g=10

F_k-?       B

P

 

Аналитикалық тәсіл     

Шешуі:

Қорытқы күш: R=P-F_K

       P=mg    R=ma

F_K=P-R=mg-ma

h=at²/2 a=2*h/t²

F_K=mg-m 2h/t²

F_K=2500H

 

Синтетикалық тәсіл    

Шешуі:

h=at²/2 a=2h/t²

P=mg  R=ma

R=P-F_k

F_k=P-R=mg-ma

F_k=mg-m 2h/t²

 

 

Логикалық талдау схемасы:

mg- F_k=ma

        F_k=mg-ma

a=2h/t²

         F_k=m(g-2h/t²)

 

Логикалық талдау схемасы:

 P-R=mg-ma

a=2h/t²

R=m2h/t²

 

     P-R= F_k

Mg-m2h/t²= F_k

F_k=m(g-2h/t²)

Физика есептерін шығаруда анықтамалық кестелер, логарифмдік сызғыш, микрокалькулятор, ЭЕМ, тексеру-оқыту машиналары, арнаулы дидактикалық тапсырмалар мен программаланған сын жұмыстары жайлы оқу құралдар кең қолданылуы керек.

Жалпы алғанда, физика есептерін  шығарудың әдістемесі мынадай негізгі  кезеңдерден (мұғалімнің не оқушының қызметінен) тұрады:

1) есептің текстін  оқу және талдау, терминдер мен  шамалардың мәндерін түсіндіру. Тексті кітаптан 1 -2 рет оқу. Талдауды мынадай сұрақтарға жауап алу арқылы жүргізуге болады: Лифт қалай қозғалып барады? Ол қандай қозғалыста? 10 секундте қанша тереңдікке түскен? Нені табуды сұрайды? Қанаттың керілу күші   Ғ_к қалай бағытталған?

         2) есептің шартын жазу, тиісті сурет-схемаларды салуды есептің шығарылуынан көріңіз;

        3) физикалық  мағынасын   ашу   мақсатында   есептің   мазмұнын (кұбылыстарды, процестерді) талдау, есепті шығаруға қажетті ұғымдар мен заңдарды қайталап, еске түсіру; есепте   бірқалыпты   үдемелі   қозғалыс   қарастырылады   (V_о=0). Демек, а = 2Һ/t²

Лифтінің салмағы  Р = mg, Ньютонның екінші заңы бойынша      F = mа.

        4) есепті шығарудың (эксперимент жасаудың) жоспарын жасау, физикалық   константа   мен    кесте   мәліметтерін   пайдалану, график-суретті талдау (мысалы, синтетикалық тәсіл үшін); 
физикалық константа g = 9,8 м/с² (кестеден алынады). Бірқалыпты үдемелі қозғалыс үшін а = 2Һ/t² және Р мен R. күштерді табу арқылы.соңғы формуланы ( Ғ_к = Р - R. ) жазуға болады. Суретте көрсетілгендей, лифт 10 с ішінде А нүктесінен В нүктесіне барады.

      5)физикалық  шамалардың мәндерін бірдей SI системасына келтіру (g = 9,8 м/с²);

      6)берілген  және табуға керекті шамалардың  байланыстарын көрсететін заңдылықтарды  анықтау, тиісті формулаларды  табу: 
біркалыпты үдемелі қозғалыс, Ньютонның екінші заңы: а=2һ/t²,

      7) теңдеулер   системасын   шешу   (эксперименттің   приборларын дайындау)  Ғ_к = m(g - 2Һ/t²) ;

      8)табуға  керекті шаманы есептеп шығару  және талқылау (эксперименттің нәтижелерін  талдау, жазу);

      9) есепті  шығарудың баска да тәсілдерін  қарастыру (мысалы, ана- 
литикалық тәсіл),   олардың  ең  тиімдісін  таңдап  алу  (класс оқушыларының орташа дайындық жағдайында, синтетикалық тәсіл тиімді деп санаймыз).

Физика есептерін шығарудың  тура төте жолы - есепті алгоритмдеу. Алгоритмді түзу процесін есепті алгоритмдеу деп  атайды. Ал алгоритм дегеніміз- есепті шығару тәсілдерінің реттелген дұрыс тізбегі. Алгоритмнің айны-қатесіз дұрыс (оптимал) жолы, жалпы алғанда, оның мынадай алгоритмдық құрылымына сүйеніп түзіледі: есепті шешу кезеңдері - 1) есептің шартымен танысу, 2) есепті шешудің жоспарын жасау, 3) жоспарды жүзеге асыру, 4) есептің шешімін тексеру; бұл кезеңдерді жүзеге асырудың амалдары - есеп шығарудың бағдар бағытын айқындау, оны орындау, шығарылған есептің нәтижесін байқап көру.

 

Физика есептерінің  түрлері, әр түрлі негіздері  бойынша  классификациялау

 

Физиканың мәтіндік есептері. Мәтіндік есептер берліген жағдайда оқушылардың мәлімет-хабарды  алуы және оны өңдеуі. Мәтіндік есепті математикалық символдарға және мәтіннен тыс формаларға қайта құру. Сандық және сапалық мәтіндік есептер. Жаттығу және комбинациялық есептер. Тарихи, техникалық, биофизикалық және басқа мағынадағы есептер.  Мәтіннен тыс формадағы есептердің негізгі мәліметтерін беру. Мәтіндік есептердің формалары: график, таблица, диаграмма және т.б. қабылдау кезінде оқушылардың мәлімет-хабарды алу және өңдеу үрдісіндегі ерекшеліктер.Физикалық есептер – оқушы мен студенттің физикалық білімі құрылымының маңызды бір элементі.

 

 

        Қазіргі уақытта мәтінді “ шешу әдісі”  және  “шешу жолдары” туралы бір нақты  түсінік қалыптаспаған. Әдіскерлердің, тәрбиешілерді, ғылымдардың, жалпы теориялық  мәтін саласында  жұмыс  істеушілердің зертеулері осы  уақытқа дейін шешу жолдары мен әдістері арқылы физикалық мәтіндердің  нақты бір жіктелуін  берген жөн . Әрбір мұғалім , оқытушы немесе зеттеуші  өз ойынан және тәжірибесінен  тұжырымдай  келе жұмысшы  гипотезалар  ретінде әртүрлі әдіс-тәсілдер және жолдар  түсінігін пайдаланады.Және де олар  осы түсініктерді  синонимдер  деп түсіндіреді. Сонымен қатар дәл қазіргі уақытта кез-келген физикалық мәтіндік  есептердің  жалпы қабылданған әдіс-тәсілдерімен  жолдары қабылданған. Қазіргі уақытта физиканың  жеке бөлімдеріндегі  мәтіндік есептерді шешудің спецификалық  әдіс- тәсілдері мен жолдары жеткілікті түрде зерттеліп , кейбір алгоритмдер  құрылып , олардың шешу жолдары көрсетілген. Мәтіндік  есептердің  нақты түріне  арналған  шешудің  әдіс-тәсілдері  мен  жолдары бар. Мысалы, мәтіндік, графикалық, эксперементальдық , таблица , диаграмма  және тағы басқалалар.

Физиканың  мәтіндік есептерінің  шешуінің  әдіс-тәсілдерімен жолдарының негізделуі мен анализінен  шешу жолы  және осы бөлімнің негізі анықталады.              

      Мәтіндерді  шешу тәсілдері  анализ және  синтез  сияқты  субъектің тірлік  ой аукымына байланысты,  қазіргі   уақытта  мәтіндік есептерді  шешу жолдарының  ең жиі қолданылатындары бар. Олар келесілер:

           -  аналитикалық

           - синтетикалық

           - аналитика-синтетикалық

   Бұл  әдіс-тәсілдер  мәтінді шешуші субъекттің  мәтінді   шешудегі негізгі  акттың сипатымен   кезектілігін өрнектейді Мұны басқаша айтқанда  мәтіндік есепті шешу  процесіндегі шешу , яғни мәтінді  шешудегі жолдарды   анықтайды.

Физиканың мәтіндік есептерін шығарудың әдіс тәсілдері.

Физикалық  мәтіндік есептерді  шешу   кезінде  анология тәсілін  пайдалану  кейбір  мәтіндік  есептер түрлерін шешуде ,кейбір авторлар бойынша  жемісті  болып  , яғни  авторлардың  ұсынысы  бойынша қабылданып отыр . Бірақ  бұл  тәсіл  методикалық  әдебиеттерде  жеке тәсіл   ретінде  көрсетілген . Біздің  ойымызша  анологияны тәсіл ретінде емес , физикалық мәтіндік  есепті  шешу  түрі  деп қарастырғанымыз дұрыс , ал  содан соң біз өз  көз қарасымызды негіздейміз.

        Мәтінді  шешудің  негізгі   тәсілдерін  және  оларға  сәйкес  келетін  ой  ауқымының  түрлерін  схемада  келесі  түрде  көрсетуге  болады:

        Мәтіндік  есептерді  шешудің   аналитикалық  және  синтетикалық   тәсілдері  таза  түрінде   өте  сирек  кездеседі . Ең  жиі  және  көп  қолданылатын  тәсіл – комбинерленген  анолитика  – синтетикалық  түрі.

      Енді  жоғарыда  көрсетілген  немесе  жоғарыда  келтірілген  шешу  тәсілдерінің  үлгілерін  қарастырайық .

       Есеп: 280 кг  лифт  кабинасы  тең   жылдамдықпен  шахтада  түсіп   келе  жатыр. Алғашқы  10 секундта  ол  35 метр  жүріп  өтті . Тростың   тартылыс  күшін  анықтау  керек.    

  Физикалық есептердің шешу әдістері

  Мәтіндік есепті  шешу үшін тек қана сәйкес  келетін шешім жолын таңдау  ғана мәтіннің дұрыс жауабын(шешімін)  анықтауға мүмкіндік бермейді. Сондықтан  да бұл үшін берілген шешім  жолын анықтауда мәтіннің жағдайларына сәйкес әрекеттер тізбегін жасау керек. Ол үшін мәтін сипаты және обьекттіні логикалық түрде шығарып, математикалық немесе экспериментальдық процедуралар жасау керек. Осыдан кейін таңдалған шешім жолы кейбір шешім әдістері арқылы ғана орындалуы мүмкін.Физикалық мәтіндік есептерді шешу әдістері әр түрлі болып келеді. Сондықтан да оқушылардың сол әдістердің барлық түрін қолдана

білуі, олардың қабілетін  көрсетеді .Және олардың мәтіндерді шешу қабілетін көрсетеді.Методикалық  және арнайы оқулықтарда, яғни физикалық оқулықтарда мәтіннің шешім әдістері көрсетілген .Көбінесе авторлар бұл сөздерді,түсініктерді «әдіс», «жолдар», «тәсілдер» және тағы басқаларын синоним сөздер ретінде қолданады .Бұлар ,яғни синоним

Сурет  1  -  Мәтіндік  есептерді  шешу  жіктемесі

 

ретінде қолданылуы өзін ақтамайды .Өйткені «әдіс »және  «жол » түсінігі тек мәтін шешіміне келу жағын ғана сипаттайды. Олар субъекттіге  тек шешім жолдарын іздеуде және жопарлауда ғана көмектесуі мүмкін. Сонымен қатар нақты кезектілігін ғана анықтайды. Шешімнің өзі (жауап немесе мәтінді ,яғни оның қателігін қанағаттандыратын) тек белгілі әдістер кезектілігінен ғана алынуы мүмкін. Барлық толықтыққа талпынбай тек керекті және ең көп қолданылатын , сонымен қатар осы физикалық мәтіндік есептерді шешуде эффектифті әдістерді ғана айқындайық. Оларды кез-келген оқушы міндетті түрде білуі тиіс.

Шешімі  белгілі күрделі мәтіндік есепті қарапайымдылар қатарына    бөлу әдісі.

        Кейбір физикалық мәтіндер анализі  кезінде олардың мәтіншелер қатарына бөлінгенін анықтауға болады. Осыдан келіп олардың жауабын табу осы мәтіннің шешімін пайдалану арқылы жүреді.Осы арқылы аралық нүктелерді пайдалану мәтіннің соңғы шешіміне әкеледі. Мұндай соңғы шешімдерді құрамдас деп атауға болады. Соңғы мәтіннен ерекшелене тін мәтіншелер саны мәтіннің құрылысының күрделілігінен, бөлу масштабына және анықталуына байланысты. Қандай мәтіндік есептерді қарапайым(тревальды) деп атауға болады. Осыған байланысты біз алда « қарапайым» (тривиальды) есеп түсінігін есепкласын белгілеуде қолданылатын боламыз. Олар сол мәтіндік есепті шешу үшін оқушыларға белгілі бір физикалық формуланы және бірнеше математикалық операцияларды қажет етеді. Осындай тривиальды есептердің мысалдарын  қарастырайық.

  Есеп №1.

m массалы дене, F күшінің әсерінен қандай жылдамдықпен қозғалады?

  Есеп №2.

және  параллель байланысқан резисторы бар тізбектің жалпы кенеуі неге тең ?

  Есеп №3.

Көлемі  V ыдыста ,T температурадағы  нақты газ қысымын анықтау керек?

    Жоғарыда келтірілген  мәтіндік есептерді тривиальды  мәтіндерге жатқызуға болады,өйткені  оқушылар бұл мәтіндік есептерді  шешу үшін тек бір ғана заңды(формуланы)  білу жеткілікті .Басқа сөзбен  айтқанда, бұл негізгі(соңғы ) формулаларды,сол немесе басқа физикалық заңдылықты сипаттайд деуге болды.Бұларды қарапайымдылар деп атауға болады,яғни анықталған мәтіндік есептер .

 Соңғы есепті тривиальды  қатарларға бөлу әдісін көрсетейік.Олардың  шешімін оқушыларға белгілі деп  есептейік.Оларға келесі мысалдар келтірілген:

  Есеп №4. Бір бұрыштан  горизонтқа лақтырылған дене, лақтырылған  нүктесінен S қашықтықта жерге түсті  .Оның түскен максимальдық биіктігі h. Дененің ұшу бұрышы мен бастапқы  жылдамдығы неге тең болады?

  Бұл есеп қарапайым  есеп бөліктер қатарына бөлінуі мүмкін.Ал олардың шешімі қарапайым қатарларда белгілі .

  Есеп а)  Дене  белгілі бір бастапқы жылдамдықпен  жағары қарай вертикальды лақтырылған  .Осы жерден біз дененің көтерілгендегі  максимальды биіктігін және сол  биіктікке жеткенше уақытын анықтау керек.

  Есеп б) Біз дененің  жоғары вертикальды көтерілу  уақыты, оның төмен түсу уақытына  тең екенін дәлелдеуіміз керек.

  Есеп в) Жоғары  қарай горизонт бұрышымен лақтырылған  дененің күрделі қозғалысы екі  қарапайым қозғалыс қорытындысына  тең деп алып, яғни вертикальды   жылдамдықпен және горизонтальды бірдеңгейлілігін көрсету керек.