Статья: «Графики в курсе физики по теме "Основы кинематики"»


Главным при обучении физике является создание единого представления о физике как науке, которая изучает окружающий нас мир. Физика без математики не была бы наукой. Учащимся надо дать понять, что любая физическая закономерность становится законом только в том случае, если она обличена в математическую формулу. Очень важно формулировку законов сопровождать видом графической зависимости. В этом плане само умение строить графики является очень важным. Построение графиков по результатам измерений – важнейшее из метапредметных  умений. В диагностических работах апробационного исследования ученики показали низкую грамотность при построении графиков. В большинстве случаев ученики испытывают трудности: как при построении, так и при интерпретации результатов.  Основные проблемы – это выбор масштабов (эти масштабы не обязательно должны быть одинаковы, как обычно бывает в заданиях по математике) , построение графика, учет нуля, конкретное использование графиков для обоснования выводов и др. Из всех разделов физики графики чаще всего встречаются при изучении кинематики и газовых законов. Однако есть и другие разделы, где построение графиков и умение их чтения открывает большие возможности для понимания учащимися сути явлений и законов, их проявления в природе и в технике.

Но я в данной работе хотела показать как на графических задачах по кинематике можно, применяя математические знания учащихся, не только решать качественные задачи, но и количественные задачи по определению кинематических величин( ускорения, скорости, перемещения и координаты  тела). При решении таких графических задач закрепляются понятие системы отсчета, расчетные формулы кинематических величин, геометрическая интерпретация понятий пути, перемещения и координаты тела. В связи с этим высвобождается время для решений задач повышенной сложности, повышается графическая грамотность и идет подготовка для дальнейшего применения графиков при изучении более сложных процессов( в разделах МКТ и термодинамики, электростатики, электродинамики, квантовой физики и т. д.).

В связи с тем, что к 9 классу в курсе математики получены  навыки построения графиков линейной  зависимости, обратной пропорциональности и параболы квадратного уравнения, нужно научить строить графики зависимости ускорения, скорости, пройденного пути, перемещения и координаты .   Начнем с примеров задач построения графиков кинематических величин.

Задача 1. Тело из состояния покоя увеличил свою скорость до 5 м/с за 10 секунд. Затем двигаясь в том же направлении увеличил скорость до 7 м/с за 2 секунду. Постройте график зависимости проекции скорости  и проекции ускорения ось Х от времени.

Задача 2. Тело, движущееся со скоростью 2 м/с, останавливается через 10 с, а затем движется к началу координат с таким же ускорением и увеличивает свою скорость до 3 м/с в течение 6 с.  Постройте график зависимости проекции скорости  и проекции ускорения ось Х от времени.

При построении первого графика обращаем внимание на разные уклоны графиков зависимости скорости на разных участках пути, при решении второй задачи на направления скорости и ускорения.

Построение графиков зависимости координаты и пройденного пути от времени носит качественный характер из- за нехватки достаточных умений по математике.

Задача 3. Тело на первом участке пути двигался равномерно прямолинейно , а потом оставшийся отрезок пути прошло равноускоренно. Постройте график зависимости пройденного пути от времени в течение всего движения. Начальная координата равна 0.

Задача 4. Дан график зависимости скорости тела от времени. Движение прямолинейное. Построить графики зависимости ускорения, координаты и пройденного пути от времени. Начальная координата равна 0.

Решая задачу 4 обращаем внимание учащихся на то, что движение является прямолинейным, и пока тело удаляется от начала координат, х(t), s(t) совпадают. При t Є[t3;t4] координата уменьшается, но пройденный путь продолжает возрастать( пройденный путь – неубывающая функция от времени). Так как a1= tgα1<|tgα2| = |a2|, то парабола на участке t Є[t2;t4] проходит более круто, чем на участке [0 ; t1].

Задача 5. На рисунке представлен график зависимости координаты от времени для материальной точки, движущейся прямолинейно. Построить графики зависимостей  проекции ускорения на ось х, а также пройденного пути от времени. Все указанные интервалы времени равны.

[иллюстрации см. в скачиваемом файле]

При разборе данной задачи можно смело оперировать понятиями угловых коэффициентов и для парабол- старшими коэффициентами. Нужно показать, что СD, КL, NG – отрезки прямых с равными по модулю угловыми коэффициентами; ВС, DE, FK, LMN, GT – участки парабол с равными по модулю старшими коэффициентами; АВ и EF – отрезки прямых.

Задача 6. На рисунке представлен график зависимости проекции ускорения от времени для материальной точки, движущейся прямолинейно. А) Как тело двигалось на каждом участке пути? В) Написать уравнение скорости тела на каждом участке пути, если начальная скорость тела равна 2 м/с.

[иллюстрации см. в скачиваемом файле]

График Задача 7.  На рисунке представлен график зависимости проекции скорости от времени для материальной точки, движущейся прямолинейно. А) Как тело двигалось на каждом участке пути? В) Написать уравнение  движения тела на каждом участке пути, если начальная координата равна 500 м.

[иллюстрации см. в скачиваемом файле]

Задача 8.  На рисунке представлен график зависимости проекции координаты от времени для материальной точки, движущейся прямолинейно. А) Как тело двигалось на каждом участке пути? В) Написать уравнение  движения тела на каждом участке пути, если ускорение движения на всех участках пути одинаково и равно 3 м/с.

[иллюстрации см. в скачиваемом файле]

Решая данные графические задачи удается повторить и закрепить формулы расчета кинематических величин; ученики начинают понимать важность нахождения проекции векторов в разных осях ; одновременно оттачиваются вычислительные и графические навыки, что высвобождает время на изучение сути явлений, на экспериментальную деятельность.

При решении правильно подобранных графических задач обучающиеся овладевают  следующими метапредметными умениями:

  • Выделение главного, существенных признаков понятий, обобщение понятий;
  • Построение логических  рассуждений и выводов на основе текстовой информации, рисунков, графиков и схем;
  • Сравнение объектов на основе известных характерных свойств;
  • Сопоставление полученной информации из различных источников с жизненным опытом в соответствии с поставленными задачами. 

Полный текст материала Статья: «Графики в курсе физики по теме "Основы кинематики"» смотрите в скачиваемом файле.
На странице приведен фрагмент.
Автор: Саввинова Наталья Николаевна  Публикатор
учитель физики, МОУ "Якутский городской лицей" г. Якутск
09.11.2015 0 701 126

Скачать материал с сайта


Смотрите похожие материалы


Читайте новые статьи
Оставить отзыв к материалу:
avatar
Всего: 0