Физика есептерін шығарудың тәсілдері мен әдістемесі.
Физикалық есептерді шығару тәсілдерінің мынадай түрлері кездеседі:
Арифметикалық тәсілде есептер математикалық тендеулер кұрылмай, арифметикалық амалдардың жәрдемімен, сұрақтар қою арқылы шығарылады. Бұл тәсіл, мысалы, жылу мөлшерін анықтауда көп қолданылады.
Алгебралық тәсіл физикалық формулалардың негізінде математикалық теңдеулер құру арқылы есептер шығарғанда қолданылады. Мұндай есептер физиканың әр тарауында көп-ақ. Күрделі, қиын есептердің көбісі осы тәсілмен шығарылады.
Геометриялық тәсіл физикалық есептерді шығаруда фигуралардың геометриялық және тригонометриялық қасиеттерін қолдану қажет болған жағдайда пайдаланылады. Мұндай тәсіл кинематика, статика, электростатика, фотометрия, геометриялық оптика тарауларына есептер шығаруда көп қолданылады.
Графиктік тәсіл арқылы есептер шығарылғанда, олардың жауаптары түрлі графиктерді талдау негізінде алынады.
Эксперименттік тәсіл бойынша есептер эксперимент жүргізудің негізінде шешіледі.
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 сыныптағы 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 теңдеудішығарып алу балаларға қиынға соғады.
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 сыныптарда 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 – синтетикалық тәсілмен де шығарылады, ал кейде 4-5 тәсілдер араласып-қосылып, кешенді формада да шешіледі.
Физика есептерін шығаруда анықтамалық кестелер, логарифмдік сызғыш, микрокалькулятор, ЭЕМ, тексеру-оқыту машиналары, арнаулы дидактикалық тапсырмалар мен бағдарламаланған сын жұмыстары жайлы оқу құралдар кең қолданылуы керек.
Жалпы алғанда, физика есептерін шығарудың әдістемесі мынадай негізгі кезеңдерден (мұғалімнің не оқушының қызметінен) тұрады:
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 Ғк қалай бағытталған?
Есептің шартын жазу, тиісті сурет-схемаларды салуды есептің шығарылуынан көріңіз;
Физикалық мағынасын ашу мақсатында есептің мазмұнын (кұбылыстарды, процестерді) талдау, есепті шығаруға қажетті ұғымдар мен заңдарды қайталап, еске түсіру; есепте бірқалыпты үдемелі қозғалыс қарастырылады (Vо=0). Демек, а = 2Һ/t2. Лифтінің салмағы Р = mg, Ньютонның екінші заңы бойынша F = mа.
Есепті шығарудың (эксперимент жасаудың) жоспарын жасау, физикалық тұрақты мен кесте мәліметтерін пайдалану, график-суретті талдау (мысалы, синтетикалық тәсіл үшін). Физикалық тұрақты g = 9,8 м/с2 (кестеден алынады). Бірқалыпты үдемелі қозғалыс үшін а = 2Һ/t2 және Р мен R. күштерді табу арқылы.соңғы формуланы ( Ғк = Р - R. ) жазуға болады. Суретте көрсетілгендей, лифт 10 с ішінде А нүктесінен В нүктесіне барады.
Физикалық шамалардың мәндерін бірдей ХБ жүйесіне келтіру (g = 9,8 м/с2);
Берілген және табуға керекті шамалардың байланыстарын көрсететін заңдылықтарды анықтау, тиісті формулаларды табу: біркалыпты үдемелі қозғалыс, Ньютонның екінші заңы: а=2һ/t2,
Теңдеулер жүйесін шешу (эксперименттің құралдарын дайындау) Ғк = m(g - 2Һ/t2) ;
Табуға керекті шаманы есептеп шығару және талқылау (эксперименттің нәтижелерін талдау, жазу);
Есепті шығарудың баска да тәсілдерін қарастыру (мысалы, аналитикалық тәсіл), олардың ең тиімдісін таңдап алу (сынып 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.