Физика плюс математика

Разделы: Физика


Незнание математики не освобождает от ответственности за неверный результат по физике.

Экзамен по физике в форме ЕГЭ проходит в течение 210 мин(3,5 ч), в течение которых

Выпускник должен решить 30 заданий базового уровня А (тест с 4-мя вариантами ответов),4 задания повышенного уровня В, по которым требуется дать краткий ответ в виде числа, и 6 заданий группы С, по которым надо дать развернутый ответ.

Тестирование, безусловно, позволит выявить более объективную картину общего уровня знаний выпускников. Тестирование также обладает рядом преимуществ: есть время “собраться с мыслями”; нет субъективного отношения педагогов; не надо отвечать перед комиссией и т.д. Но есть и отрицательные моменты. Если во время устного или письменного экзамена ученик, решая задачу, не смог довести решение до верного ответа, экзаменаторы всегда могут проследить ход его мысли и по достоинству оценить знание отдельных формул, умение построить чертеж и т. д. Проверка ответов учеников, сдающих

Экзамен в форме тестирования, автоматизирован, и ученику засчитывается лишь абсолютно правильные ответы. Поэтому особое значение приобретает подготовка учащихся по некоторым “математическим” вопросам, которые могут сыграть большую роль при выборе правильного ответа теста или при выполнении вычислений.

1. Получение и запись ответа в указанных единицах измерения.

Пример:

Аккумулятор при силе тока 5 А отдает во внешнюю цепь мощность 9,5 Вт, а при силе тока 7А-12,6 Вт. Найдите ЭДС аккумулятора. Ответ запишите числом в мВ.

Ответ при решении задачи –2,15 В—>правильный ответ 2150 мВ.

2. Округление ответа с указанной точностью.

Пример:

В таблице задано изменение заряда с течением времени. Вычислите по этим данным максимальное значение силы тока в катушке. Ответ выразите в мА, округлить его до десятых.

T 10c 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Q10Кл 2 1,42 0 -1,42 -2 -1,42 0 1,42 2 1,42

Получаемый результат 1,57 мА.

Правильный ответ:1,6мА.

3. Использование понятия “абсолютная величина”.

Пример:

В катушке индуктивностью 4Гн за время 0,2с сила тока равномерно изменилась на 0,8А.

При этом абсолютная величина ОДС самоиндукции, возникшей в контуре …В.

Получаемый результат:-16В.

Правильный ответ:16В

4. Умение проводить вычисления с большими и малыми числами, записанными в стандартном виде; использование справочных данных с указанной точностью.

Пример:

Рассчитайте отношение сил притяжения Луны к Земле и Луны к Солнцу (Fл-3)/(Fл-c)

Масса Земли в 333 тыс.раз меньше, чем у Солнца. Среднее расстояние Луны от Солнца - 150 млн. км., а от Земли - 400тыс. км. Ответ округлите до десятых.

Если при решении задачи использовать стандартную запись чисел, то вычисления значительно упрощаются. Получаемый на калькуляторе ответ: 0,422297.

Правильный ответ: 0,4.

Экзаменационная работа содержит 6 заданий высокого уровня, проверяющих комплексное использование знаний и умений из различных разделов курса физики и оценивающихся 3 баллами (предыдущие задания по 1 баллу). Для успешных результатов необходимо выработать стратегию выполнения заданий, предполагающих определенные затраты времени. Чтобы на задачи уровня С иметь приблизительно 20 минут на решение, задачи базового уровня надо решать за 2 минуты, а высокого уровня за 5 минут.

Помимо нестандартного условия задачи уровня С предполагают свободное владение учащимися математическими формулами. По математическому содержанию задачи можно классифицировать на аналитические, графические, с элементами тригонометрии.

Аналитические задачи - №1 и №2. Если для решения 1-й задачи необходимо знание физических формул, и, рассуждая, можно прийти к правильному ответу, то во второй задаче нет готовой формулы. Необходимо использовать методы дифференцирования.

№1.

Необходимо уменьшить частоту гармонических колебаний математического маятника в 2 раза.

Решение:

Период колебаний математического маятника определяется формулой:

Т=2p

а частота

n =

n @

n 1=

l1=4l

Ответ: увеличить длину в 4 раза.

№2.

Как изменится энергия колебаний математического маятника, если его длина увеличится в 2 раза, а максимальное смещение от положения равновесия не изменится? Колебания считать гармоническими.

x=Asinwt-уравнение гармонических колебаний.

Ek=(mv2)/2-формула кинетической энергии маятника при прохождении положения равновесия.

Определяем скорость колебаний по уравнению

v=x' =(Asinwt)' =Awcoswt

Ek=(Awcoswt)2

w=2p n = ? Ek=A2 cos2 wt E1/l

Графические задания предполагают запись условия в виде графика или решения задачи с использованием графика. К этому разделу относятся классические задачи по теме “Гармонические колебания”,когда по графику, синусоиде или косинусоиде, надо определить амплитуду и период колебаний. К этому же разделу относится ряд задач по разделу термодинамике и механике, когда нужная физическая величина определяется как площадь подлинейной фигуры графика.

№3

На пулю в стволе винтовки действует сила, которая зависит от перемещения (см. рис.).

Длина ствола равна 1м, максимальное значение силы 400 Н. Рассчитайте работу этой силы.

1)100 Дж;

2)200 Дж;

3)300 Дж;

4)400 Дж.

Решение:

A=FScosa a =0°, т.к. направление векторов силы и перемещения совпадают.

A=FS-это площадь подлинейной фигуры ,т.е. площадь D OCL.

Максимальное значение силы-это высота треугольника, длина ствола -основание.

A=

A=400=200 Дж. (Ответ2).

Задачи, содержащие элементы векторной алгебры и оптики, как правило, решаются с использованием тригонометрических функций. Учащиеся должны четко представлять себе элементы расчета треугольников, т. е. что такое sin, cos, tg, теорема синусов и косинусов, уметь выражать одну функцию через другую.

Пример: задача №4.

Два одинаковых по модулю разноименных заряда расположены на расстоянии друг от друга. При этом напряженность электрического поля в некоторой точке А на прямой, перпендикулярной линии, соединяющей заряды, равна Е1. Если один из зарядов убрать, то в этой же точке А напряженность электрического поля будет равна Е2. Найдите расстояние от т.А до линии, соединяющей заряды.

Дано:E1;E2;l

x-?

Решение:

(Eвн)

E1=2E2cosa —> cosa

tga =;tga =?

cosa =;

tga =? x=

Ответ:x=

Все вышеперечисленные умения отвечают требованиям нового стандарта образования по физике. Конечно, они отрабатываться на уроках физики, но, желательно, чтобы эти стандарты имели место быть и на уроках математики. Незнание этих требований-типичные ошибки при выполнении ЕГЭ. Хотелось бы иметь дифференцированный подход к оценке знаний учащихся, что не допускается при автоматизированной обработке результатов экзаменационной работы выпускника.