Элективный предмет «Математические методы решения физических задач» - Скачать
Бушуева Людмила Геннадьевна, МБОУ СОШ№9, г. Ноябрьск
Элективный предмет
Математические методы решения физических задач
.
Пояснительная записка.
Одна из проблем сегодняшней школы недостаточное количество учебного времени, отводимого на изучение физики в непрофильных классах. Удовлетворить запросы учащихся, собирающихся продолжить обучение в вузах, и нуждающихся в изучении физики на повышенном уровне, можно с помощью элективных предметов, дополняющих базовый уровень.
Если под методом, в узком смысле, понимать
регулятивную норму или правило, определенный путь, способ, прием решений задачи теоретического, практического, познавательного, управленческого, житейского характера
, то содержание программы по физике полной общеобразовательной школы позволяет не только познакомиться с математическими способами решения задач, но и научиться применять их на практике при решении физических задач.
Элективный предмет
Математические методы решения физических задач
ориентирован на учащихся универсальных (общеобразовательных) 10-11х классов, в том числе для подготовки к сдаче выпускного экзамены за курс полной школы в формате ЕГЭ. Предмет является межпредметным, интегрирующим знания из области математики и физики и ориентирующий учащихся на успешное освоение курса школьной физики. Курс предполагает изучение содержания предметной области физики с опорой на использование математического аппарата обработки информации, на умения применять математические знания при решении физических задач.
Цель курса:
формирование навыков решения физических задач с опорой на математические методы, подготовка учащихся классов универсального обучения для сдачи ЕГЭ по физике.
Основные задачи курса:
рассмотреть элементы математического аппарата, используемого для решения задач физики;
Научиться представлять аналитическое условие задачи графически и наоборот;
Научиться использовать вектора и их проекции в решении задач по физике;
Научиться преобразовать физическую сущность задачи в математические зависимости, с использованием уравнений, систем уравнений, пропорций, процентных соотношений, тригонометрических функций;
Показать на примерах решения физических задач различие способов их математического оформления;
Развитие логического мышления, интуиции, воображения.
Принципы отбора содержания учебного материала:
соответствие содержания задач уровню классической физики и современной физики, с возможностью построения в процессе решения физических и математических моделей изучаемых объектов на основе применения: конкретных законов физических теорий, фундаментальных физических законов, методологических принципов физики, а также методов экспериментальной, теоретической и вычислительной физики;
соответствие содержания и форм предъявления задач требованиям государственных программ по физике;
возможность обучения математическому анализу условий экспериментально наблюдаемых явлений, рассматриваемых в физической задаче;
возможность формирования посредством содержания задач и методов их решения научного мировоззрения и научного подхода к изучению явлений природы;
развитие научного мировоззрения.
Методы и организационные формы обучения.
Для реализации целей и задач элективного предмета предполагается использовать следующие формы занятий: лекции, практикумы по решению задач, самостоятельная работа учащихся, консультации, зачет. На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка, решения и обсуждения решения задач, подбор и составление задач на тему, подготовка к итоговому тестированию, в том числе в формате ЕГЭ. Предполагается также выполнение домашних заданий по решению задач. Основной формой учения должна стать исследовательская деятельность ученика, которая может быть реализована как на занятиях в классе, так и в ходе самостоятельной работы учащихся.
Предполагаемые результаты:
умение применять математический аппарат на расчетном этапе решения физической задачи;
умение определять характер зависимостей между физическими величинами;
умение изображать графически взаимосвязь между физическими величинами, описывающими физическое явление, процесс, интерпретировать графики;
умение применять векторный способ решения физической задачи;
умение решать физическую задачу уравнением, системой уравнений;
умение выбирать оптимальный математический метод решения физической задачи.
Инструментарий для оценивания результатов:
тематическое тестирование – письменный зачет (в формате ЕГЭ)
представление одного из методов решения задачи в виде презентации, с представлением и защитой на классной аудитории (проект).
Программа курса (двухгодичный курс)
Математические методы решения физических задач
рассчитана на 70 часов, по 35 часов в год в 10 и 11 классе.
Содержание программы.
10 класс (35 часов; 1 час в неделю).
№
Раздел, тема
|
Основное содержание
|
Количество часов
|
|
I.
|
Физика и научный метод познания (1час).
|
|
1.
|
Методы научного познания
|
Физика, как наука о природе. Векторные и скалярные физические величины. Измерение физических величин. Системные единицы
|
1
|
|
II.
|
Основные элементы математики, используемые в решении физических задач (8 часов).
|
8
|
Методы представления физической информации.
|
Методы представления физической информации: стандартный вид числа и действия с числами, записанными в стандартном виде; вектора и действия с векторами; проекции векторов на координатные оси, действия с проекциями; функции и их графики; приближенные вычисления и погрешности. Табличный, графический и аналитический способы представления физической информации.
|
8
|
|
III.
|
Механика (12часов).
|
12
|
|
1.
|
|
Виды движения и их уравнения. Графическое представление текстовых задач, составление аналитического условия задачи по графику функции. Графики движения. Определение коэффициента пропорциональности зависимости физических величин через тангенс угла наклона прямой графика. Определение места и время встречи аналитически и графически.
|
3
|
|
2.
|
|
Законы Ньютона, построение графиков зависимости величин, характеризующих виды сил в динамике (сила тяжести, сила упругости, сила трения, вес тела). Проекции на координатные оси при решении задач на движение связанных тел – наклонная плоскость, блоки, поворот.
|
3
|
|
3.
|
Законы сохранения
|
Анализ физического явления и запись системы уравнений для нахождения искомой величины.
|
2
|
|
4.
|
Элементы статики. Гидростатика.
|
Основное свойство пропорции при решении задач на условие равновесия моментов сил. Моделирование физического процесса уравнениями зависимостей физических величин.
|
2
|
|
5.
|
Колебания и волны.
|
Гармонические колебания и тригонометрические функции. Производная тригонометрических функций. Графическое представление колебаний. Основные компоненты уравнения волны: амплитуда, период, частота, фаза.
|
2
|
|
II.
|
Молекулярная физика и термодинамика (8 часов).
|
10
|
|
1.
|
Молекулярная физика
|
Макро и микропараметры, описывающие молекулярную структуру вещества. Зависимости основного уравнения МКТ, уравнения состояния, изопроцессов. Графические задачи на газовые законы. Работа газа, как площадь фигуры под графиком р(V). Различные способы моделирования задач на изопроцессы.
|
8
|
|
2.
|
Термодинамика
|
Применение I закона термодинамики к изопроцессам.
|
2
|
|
III.
|
Электростатика (3 часа).
|
3
|
|
1.
|
Электрические взаимодействия
|
Кулоновская сила – значение и направление. Сложение векторов. Коллинеарные вектора.
|
2
|
|
2.
|
Свойства электрического поля.
|
Вектор напряженности – силовая характеристика поля.
|
1
|
Итоговое занятие (1 час).
|
1
|
Всего:
|
35
|
|
11 класс, (35 часов, 1 час в неделю)
|
|
IV.
|
Электродинамика (14 часов)
|
14
|
|
1.
|
Законы постоянного тока
|
Закон Ома для участка и полной цепи. Чтение вольт – амперной характеристики. Физический смысл сопротивления и электроёмкости проводника.
|
3
|
|
2.
|
Магнитные взаимодействия
|
Графическое представление магнитных полей. Сложение векторов.
|
2
|
|
3.
|
Электромагнитное поле
|
Электромагнитные волны. Уравнение волны.
|
2
|
|
4.
|
Геометрическая оптика
|
Законы геометрической оптики. Построение хода лучей при решении задач на отражение, преломление, полное отражение. Построение изображений в линзах. Пропорции тонкой линза и увеличения. Подобие треугольников в решении оптических задач. Геометрические построения для решения задач геометрической оптики.
|
4
|
|
5.
|
Волновая оптика
|
Световые волны (производная). Дифракция, интерференция, дисперсия.
|
3
|
|
V.
|
Квантовая физика (7 часов)
|
7
|
|
1.
|
Кванты и атомы
|
Фотоэффект. Атомные спектры.
|
3
|
|
2.
|
Атомное ядро и элементарные частицы
|
Диаграммы энергетических преобразований при поглощении и излучении. Ядерные реакции. Закон радиоактивного распада (степенная функция, натуральный логорифм).
|
4
|
|
VI.
|
Решение задач в формате ЕгЭ (7 часов).
|
7
|
Применение знаний из области математики и физики в решении физических задач.
|
|
VI.
|
Повторение. Практикум решения задач (8 часов).
|
7
|
Индивидуальная работа (подбор и решение физических задач средствами математики). Итог – проект Моя задача .
|
Всего:
|
35
|
Учебно – тематический план элективного курса. 10 класс.
№
Тема
|
Количество часов
|
В том числе на:
|
|
Практикум решения задач
|
Контрольные работы
|
|
1
|
Физика и методы изучения природы
|
1
|
|
2
|
Основные элементы математического аппарата, используемые в решении физических задач.
|
8
|
7,5
|
0,5
|
|
3
|
Механика
|
12
|
11,5
|
0,5
|
|
4
|
Молекулярная физика и термодинамика.
|
10
|
9,5
|
0,5
|
|
5
|
Электростатика.
|
3
|
3
|
Текущее тестирование
|
|
6
|
Резерв времени
|
1
|
1
|
Итоговое тестирование
|
|
Итого:
|
35
|
33,5
|
1,5
|
Учебно – тематический план элективного курса. 11 класс.
№
Тема
|
Количество часов
|
В том числе на:
|
|
Практикум решения задач
|
Контрольные работы
|
|
1
|
Электродинамика
|
14
|
13
|
1
|
|
2
|
Квантовая физика
|
7
|
7
|
Текущее тестирование
|
|
3
|
Повторение. Решение задач в формате ЕГЭ.
|
7
|
7
|
Текущее тестирование
|
|
4
|
Практикум решения физических задач с опорой на математические методы.
|
7
|
7
|
Проект Моя задача , презентация.
|
|
Итого:
|
35
|
11
|
6
|
Календарно – тематическое планирование курса представлено в Приложении 1.
Учебно-методическая литература для учителя:
Марон А. Е., Марон Е. А. Опорные конспекты и дифференцированные задачи по физике. 10 класс – М.:
Просвещение
, 2007.
Марон А. Е., Марон Е. А. Опорные конспекты и дифференцированные задачи по физике. 11 класс – М.:
Просвещение
, 2007.
Черноуцан А. И. Физика. Учебно – тренировочные материалы для подготовки к ЕГЭ. –М.:
Макс - пресс
, 2015.
Никифоров Г. Г. Погрешности измерений при выполнении лабораторных работ по физике. – М.:
Дрофа
, 2004.
Усова А. В., Тулькибаева Н. Н., Практикум по решению физических задач. – М.:
Просвещение
, 2001.
Куперштейн Ю. С., Физика. Дифференцированные контрольные работы. 7-11 класс. – СПБ,
Сентябрь
, 2005.
Куперштейн Ю. С., Физика. Дифференцированные контрольные работы. 10 класс. – СПБ,
Сентябрь
, 2004.
Одинцова Н. И., Прояненкова Л. А.. ЕГэ. Поурочное планирование по физике к Единому Государственному Экзамену. – Москва.:
Экзамен
, 2015.
Литература для учащихся по данному курсу:
Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. Физика учебник 10 в 2-х частях, Физика учебник 11 в 2-х частях. – М.:
Мнемозина
, 2015.
Марон А. Е., Марон Е. А. Контрольные работы по физике. 10 - 11 класс – М.:
Просвещение
, 2005.
Черноуцан А. И. Задачи и ответы с решениями. – М.:
КДУ
, 2008.
Приложения к программе курса. Подборка задач.
7