Рабочая программа по внеурочной деятельности «Математические приёмы решения задач по физике»

Пояснительная записка

Программа предназначена для обучающихся 11 классов, рассчитана на 17 часов. Программа курса «Математические приемы решения задач по физике» разработана учителем физики МОУ «Антушевская средняя общеобразовательная школа» в 2009 году, получила рецензию 15 мая 2009 года (эксперты: Крылова Г.П., учитель физики, председатель РМО учителей физики; Дмитриева В.Н., учитель физики и математики МОУ «Средняя общеобразовательная школа №1 им. Героя Советского Союза И. П. Малоземова»).

Занятия проводятся в среду (1 раз в две недели) в 15 ч 40 мин, продолжительность занятия - 40 минут.

Цель курса: овладение конкретными физическими знаниями, необходимыми для применения в практической деятельности, для изучения смежных дисциплин, для продолжения образования.

Задачи курса:

• реализовать идею уровневой дифференциации, дав знания обучающимся, интересующимся физикой и желающим расширить круг своих умений и навыков;

• ознакомить обучающихся с нетрадиционными методами решения задач по физике;

• показать связь наук: математики и физики.

Основные требования к знаниям и умениям

обучающиеся должны знать/понимать:

• алгоритмы решения стандартных задач по физике

• метод аналогий

• способы применения начал анализа к решению физических задач

Уметь:

• решать задачи различного типа и уровня сложности

• решать нестандартные задачи, используя стандартные алгоритмы и набор приемов, применяемых в математике

• планировать учебные действия на основе выдвигаемых гипотез и обоснования полученных результатов.

Приобретут навык самостоятельной работы.

Данный курс позволяет воспитывать дух сотрудничества в процессе совместного решения задач, уважительного отношения к мнению оппонента.

Программа составлена с учётом возрастных особенностей и уровня подготовленности обучающихся, она ориентирована на развитие логического мышления, умений и творческих способностей школьников.

При изучении вопросов курса возможны следующие формы проведения занятий: рассказ учителя, выступления учеников, подробное объяснение примеров решения задач, собеседование, индивидуальная и групповая работа по решению задач, самопроверка, взаимопроверка и др.

Формы подведения итогов реализации данной образовательной программы: участие в олимпиадах по физике, самоанализ, самооценка.

Предполагаемая результативность курса: участие обучающихся в олимпиадах школьников и других конкурсах (на разных уровнях), портфель достижений школьника, успешная сдача ЕГЭ по физике.

Учебно-тематический план

№ п/п

Наименование тем курса

Всего часов

Лекции

Практические занятия

Семинары

Самостоятельная работа

Форма контроля

1.

Введение. Решение задач по алгоритму

4

1

1

1

1

Собеседование.

Самопроверка

2.

Решение физических задач с применением квадратных уравнений

3

1

1

-

1

Кратковременная контрольная работа

3.

Применение элементов математического анализа

3

1

1

-

1

Взаимопроверка

4.

Метод аналогий

2

-

1

1

-

Творческая работа

5.

Решение творческих задач

3

-

2

-

1

Фронтальный опрос

Заключительное занятие «Физический бой»

2

-

-

-

-

-

Итого

17

3

6

2

4

Календарно-тематическое планирование

№

Тема занятия

Дата проведения

Характеристика деятельности обучающихся

Примечания (коррекция)

Т 1. Решение задач по алгоритму (4 ч)

1/1

Решения задач по известному алгоритму (механика, динамика). Лекция

4 снт.

Решение задач (работа в группах)

Инструктаж по ТБ ( правила эвакуации из здания школы)

2/2

Решения задач по известному алгоритму (термодинамика). Семинар

18 снт.

Решение задач (работа в парах)

3/3

Расчет резисторных цепей. Практическая работа

2 окт.

Решение задач (работа в парах)

Инструктаж по ТБ (меры безопасности при выполнении работ с электрическим током)

4/4

Решение задач по известным алгоритмам

16 окт.

Самостоятельная работа (решение задач)

Т 2. Решение физических задач с применением квадратных уравнений (3 ч)

5/1

Примеры применения квадратных уравнений при решении физических задач (лекция)

30 окт.

Решение задач (работа в группах)

6/2

Применение квадратных уравнений при решении задач по физике. практическое занятие

13 нбр.

Решение задач (работа в парах)

7/3

Решение задач с помощью квадратных уравнений

27 нбр.

Самостоятельная работа

Т3. Применение элементов математического анализа (3 ч)

8/1

Исследование функций, интегрирование (лекция)

11 дек.

9/2

Логорифмирование. Решение задач

25 дек.

Самостоятельная работа в группах

10/3

Практикум по решению задач с применением дифференцирования, интегрирования и логорифмирования

15 янв.

Решение задач в парах

Т.4 Метод аналогий (2 ч)

11/1

Механические и электрические колебательные системы. Закон Кулона и закон всемирного тяготения. Случаи формальной аналогии. Семинар

29 янв.

Самостоятельная работа в группах

12/2

Вычисление определенных физических величин. Практическое занятие

12 фев.

Работа в парах

Т.5 Решение творческих задач (3 ч)

13/1

Проблемные задачи. Решение задач эвристическим методом. Практическое занятие

26 фев.

Планирование деятельности, поиск пути решения, предсказание и проверка результата

14/2

Изобретательские, конструкторские, прогнозные задачи.

Практическое занятие

12 мрт.

Планирование деятельности, поиск пути решения, предсказание и проверка результата

15/3

Решение творческих задач. Самостоятельная работа

2 апр.

Решение творческих задач

16/1-17/2

Заключительное занятие

16 апр.

30 апр.

Игра «Физический бой»

Содержание программы курса

11 класс

(17 ч, 0,5 ч в неделю)

Решение задач по алгоритму (4 ч)

Решение задач по механике, термодинамике по стандартным алгоритмам. Методы расчёта резисторных схем постоянного тока (шаговый метод, метод преобразования, метод равнопотенциальных узлов и т.д.)

Решение физических задач с применением квадратных уравнений (3ч)

Применение элементов математического анализа (3 ч)

Исследование функции. Решение задач с применением дифференцирования, интегрирования и логорифмирования.

Метод аналогий (2 ч)

Механические и электрические колебательные системы. Закон Кулона и закон всемирного тяготения. Случаи формальной аналогии. Вычисление определённых физических величин.

Творческие задачи (3 ч)

Проблемные задачи. Решение физических задач эвристическим методом. Изобретательские, конструкторские, прогнозные задачи.

Заключительное занятие (2 ч)

Игра «Физический бой».

Оборудование:

Физическая микролаборатория «Электричество»

Контролирующие материалы

Задачи для самопроверки по теме «Решение задач по алгоритму»

1. Небольшой шарик из пенопласта погрузили в воду на глубину 10 см и отпустили. На какую высоту над водой он подпрыгнет? Трение воды и поверхностное натяжение не учитывать (5 баллов).

2. На гладкой поверхности - 2 шара. Первый шар налетает на покоящийся второй шар. Найти скорости шаров после удара (упругого, центрального) (5 баллов).

3. Два поезда движутся по экватору навстречу друг другу с одинаковыми скоростями. На сколько отличаются силы, с которыми они давят на рельсы? (5 баллов)

4. Найти сопротивление участка электрической цепи, который представляет собой фигуру, составленную из трёх одинаковых обручей (см. рис.). Сопротивление каждой полуокружности обруча равно R. (5 баллов).

Задания для взаимопроверки по теме «Применение элементов математического анализа»

1. Тело массой 4,2 кг движется прямолинейно по закону x(t)=2t³+5t²/2-6t+3 (x выражена в метрах, t - в секундах). Найти кинетическую энергию тела при t =1 сек.(5 баллов)

2. Определить заряд, прошедший за промежуток времени от t₁=1 мин до t₂=4 мин через поперечное сечение проводника, если известно, что сила тока изменяется по закону I = А+Вt +Сt², где А=0,5 А, В=0,01А/с, С=0,003 А/с².(5 баллов)

3. Определить возраст древних деревянных предметов. Если известно, что количество не распавшихся ядер радиоактивного углерода в них составляет 80 % от количества ядер углерода в свежесрубленном срезе. Период полураспада углерода 5570 лет.(5 баллов)

4. Тело начинает движение по прямой из состояния покоя. При этом скорость его удаления от начальной точки возрастает по закону v(t)=A√x , где х - расстояние до начальной точки, А - постоянный коэффициент. Через какое время тело окажется на расстоянии L?(5 баллов)

Задания для оценки знаний и умений по теме «Решение творческих задач»

1. В одном европейском музее есть часы, работающие без подзавода вот уже два века. Как это происходит?(5 баллов)

2. Имеется несколько сортов фильтровальной бумаги. Как выбрать ту, поры в которой меньше, не применяя никаких приборов?

3. Оцените давление пороховых газов в стволе ружья при выстреле.(5 баллов)

4. В ванну с водой бросили кирпич. Как изменится уровень воды в ней?(5 баллов)

Литература для учителя

1. Гурский И.П. Элементарная физика с примерами решения задач: Учебное руководство / Под ред. Савельева И.В. - М.: Наука, 1984. - 448 с.

2. Лёзина Н.В., Левашов А.М. Физика: многоуровневые задачи с ответами и решениями. - М.: ВЛАДОС, 2003. - 176 с.

3. Приложение к г. «Первое сентября» «Факультатив» 1996 г №12, 2000 г №20, 2001 г №16, 2002 г № 2,3,6,7,10,12,14,18.

4. Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия. - М.: Дрофа, 2002.

5. Ромашкевич А.И. Физика. Механика. Решение задач. - М.: Дрофа, 1999. - 192 с.

6. Усова А.В., Тулькибаева Н.Н. Практикум по решению физических задач. - М.: Просвещение, 2001.

Литература для обучающихся

1. Задачи по физике для поступающих в ВУЗы: Учеб. Пособие:Для подгот. Отд-ний ВУЗов /Г.А.Бендриков, Б.Б.Буховцев, В.В.Керженцев, Г.Я.Мякишев, 1995.

2. Сборник задач по физике для 10-11 классов с углублённым изучением физики / под ред. С.М.Козела. - М.: Просвещение, 1999.

3. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике. - М.: Просвещение, 1996.

Приложение

Итоговая игра «Физический бой»

Краткое описание

Учитель (или жюри) подбирает задачи, оценивает их решения в баллах, формирует команды и намечает время и место проведения состязания.

За определённое время до начала состязания командам вручаются одинаковые задания, и они расходятся по отдельным помещениям.

Далее в присутствии жюри и болельщиков начинается диспут. Член одной команды докладывает решение, член другой выступает в качестве оппонента. Жюри оценивает качество решения, меткость замечаний, штрафует за ошибки. За красивое решение или оппонирование жюри может дать дополнительное очко. На заключительной стадии игры производятся подсчёт баллов и награждение победителей.

Задачи

1. Два груза, связанные нитью, движутся вертикально вниз с ускорением a=2g. Во сколько раз сила натяжения нити, за которую тянут оба груза, больше силы натяжения нити, которая связывает грузы?m₂=3m₁. (12 баллов)

2. Однородный тонкий стержень находится в сосуде сферической формы, диаметр которого равен длине стержня. Определите угол, который образует стержень с горизонталью в положении равновесия. (12 баллов)

3. Полярники на льдине уронили в океан медную трубку диаметром 12 мм. Без этой трубки не соберёшь важный прибор. Есть похожая трубка, но её диаметр всего 9 мм. Как быть? (6 баллов)

4. Может ли свободный электрон поглотить фотон? (6 баллов)

Решение

3. В отличие от других веществ вода при замерзании расширяется. Если заполнить трубку водой, то замёрзнув, вода расширит трубку. Если диаметр мал - повторить.

4. По аналогии законы сохранения импульса энергии можно применять не только в макромире, но и в микромире.

P_ф=P_e m_фc=m_ev_e

E_ф=E_e m_фc²=m_ev_e²/2

m_фc/m_фc²=2m_ev_e/m_ev_e²v_e=2c, что невозможно.

Скорость электрона не может быть больше скорости света в вакууме, поэтому поглощение фотона электроном невозможно.

10