Методика решения задач по физике: работа с величинами

Что-то давно я не писал методических статей по физике.

Это общая, обзорная статья, отдельные детали, вероятно, буду писать ещё другими статьями.

Любая физическая задача - это ситуация. Как правило, эта ситуация развивается во времени. Хотя иногда бывают и статичные ситуации; они встречаются реже, поэтому я пока их брать в рассмотрение не буду, однако все методические приёмы обучения решению задач прекрасно работают и для них.

Я сознательно пропускаю первый и важнейший этап решения любой задачи - смысловое чтение текста задачи. Он слишком объёмный для обзорной статьи.

Как правило, учителя учат записывать "дано" перед тем, как приступить к решению задачи. Считается, что это мобилизует и повышает концентрацию на задаче. Но на деле ученики хитрят. Например, могут выписать в "дано" все числа из задачи, и на том успокоиться.

Этот этап можно заменить более ёмким и мощным - работой с величинами. На нём я хочу остановиться чуть подробнее.

Перво-наперво определяется набор явлений, описанных в задаче. В простых задачах явление единственное, в сложных - два. В очень сложных задачах рассматривается не просто два явления, а явления, которые относятся к разным разделам физики. Например, это задача о закипании электрочайника.

В каждом явлении имеет смысл измерять довольно ограниченный набор величин. Например, в гравитационном притяжении нет смысла измерять электростатический заряд, а в задачах на геометрическую оптику - массу.

И вот тут начинается довольно объёмная часть работы: Для каждого явления, описанного в задаче, для каждой физической системы, выписываются все величины, которые рентабельно измерять. Даны они в задаче, не даны, нужно найти - не важно. Важно выписать их все. Если ситуация развивается во времени, то обязательно надо указывать, какие величины меняются, а какие - нет. Удобно это делать, выписывая их в два разных столбика.

Результат: как минимум один список величин (в два столбика).

Практика показывает, что такая работа куда эффективней, чем запись "дано", хотя отнимает значительно больше времени у неопытных решальщиков задач. Кроме того, очень часто ученики забывают о каких-то величинах, особенно, это относится к "универсальным" величинам, которые можно измерять в разных (а то и во всех) явлениях. Обе проблемы решает выданный ученику список всех величин, которые вообще можно измерять в физике.

Дальнейшая работа довольно очевидна для физика, но я о ней пару слов тоже скажу.

Каждой величине нужно указать её значение. Если значение меняется, то выбираются "удобные" моменты времени, и записываются несколько значений - к каждому из выбранных моментов. Если значение величины не указано, его можно либо найти в таблице, либо вычислить с использованием формул(ы). (Как работать с формулами, и как итеративно получать значения величин с использованием оных, я напишу отдельно.) Правда, иногда попадаются задачи, в которых не у всех величин можно узнать значения. Это не должно обескураживать, но для разгона лучше брать задачи, в которых можно вычислить куда больше величин, чем это требуется по тексту.

Технически, это можно считать полноценным решением задачи: В конечном итоге в списке величин возле искомой появится числовое значение.