Рабочая программа элективного курса по физике "Решение физических задач повышенной сложности"
элективный курс по физике (10, 11 класс) на тему

Пояснительная записка

Программа элективного курса «Решение физических задач повышенной сложности» рассчитана для учащихся 10-11 классов на 34 часа. (Два года обучения по 17 часов, занятия проводятся по полугодиям, 1 час в неделю).

Программа элективного курса  составлена на основе обязательного минимума содержания физического образования, концентрической программы для общеобразовательных школ и включает в себя отдельные элементы программы для классов с углубленным изучением физики.

Программа курса по физике содержит материал по более углубленному изучению в школьной программе разделов: законы сохранения в механике и законы сохранения в разделе «Электричество». Включение дополнительных вопросов преследует две взаимосвязанные цели. С одной стороны, это создание в совокупности с основными разделами курса базы удовлетворения интересов и развития способностей учащихся, имеющих склонность к физике, с другой - восполнение пробелов в содержании основного курса, что придает курсу необходимую целостность.

Программа представляет собой дифференциацию содержания учебного материала по направлениям - повышение удельного веса задач, в том числе олимпиадных и задач вступительных экзаменов технических вузов, а также задач заочной физико-технической школы МФТИ; интеграция тем с элементами высшей математики.

Цели курса:

• создание условий для самореализации учащихся в процессе учебной деятельности;
• овладение конкретными физическими знаниями, необходимыми для применения в практической деятельности, для изучения смежных дисциплин, для продолжения образования;
• развитие физических, интеллектуальных способностей учащихся, обобщенных умственных умений.

Задачи курса:

• развить физическую интуицию, выработать определенную технику, чтобы быстро улавливать физическое содержание задачи и справиться с предложенными экзаменационными заданиями;
• овладеть аналитическими методами исследования различных явлений природы;
• обучить учащихся обобщенным методам решения вычислительных, графических, качественных и экспериментальных задач как действенному средству формирования физических знаний и учебных умений;
• способствовать развитию мышления учащихся, их познавательной активности и самостоятельности, формированию современного понимания науки;
• способствовать интеллектуальному развитию учащихся, которое обеспечит переход от обучения к самообразованию.

Принципы отбора содержания и организации учебного материала:

• соответствие содержания задач уровню классической физики, выдержавших проверку временем, а также уровню развития современной физики, с возможностью построения в процессе решения физических и математических моделей изучаемых объектов с различной степенью детализации, реализуемой на основе применения: конкретных законов физических теорий, фундаментальных физических законов, методологических принципов физики, а также методов экспериментальной, теоретической и вычислительной физики;
• соответствие содержания и форм предъявления задач требованиям государственных программ по физике;
• возможность обучения анализу условий экспериментально наблюдаемых явлений, рассматриваемых в задаче;
• возможность формирования посредством содержания задач и методов их решения научного мировоззрения и научного подхода к изучению явлений природы, адекватных стилю мышления, в рамках которого может быть решена задача;
• жизненных ситуаций и развития научного мировоззрения.

Предлагаемый курс ориентирован на коммуникативный исследовательский подход в обучении, в котором прослеживаются следующие этапы субъектной деятельности учащихся и учителя: совместное творчество учителя и учащихся по созданию физической проблемной ситуации или деятельности по подбору цикла задач по изучаемой теме → анализ найденной проблемной ситуации (задачи) четкое формулирование физической части проблемы (задачи)  выдвижение гипотез  разработка моделей (физических, математических) прогнозирование результатов развития во времени экспериментально наблюдаемых явлений   проверка и корректировка гипотез → нахождение решений   проверка и анализ решений → предложения по использованию полученных результатов для постановки и решения других проблем (задач) по изучаемой теме, по ранее изученным темам курса физики, а также по темам других предметов естественнонаучного цикла, оценка значения.

Общие рекомендации к проведению занятий

При изучении курса могут возникнуть методические сложности, связанные с тем, что знаний по большинству разделов курса физики на уровне основной школы недостаточно для осознанного восприятия ряда рассматриваемых вопросов и задач.

Большая часть материала, составляющая содержание прикладного курса, соответствует государственному образовательному стандарту физического образования на профильном уровне, в связи, с чем курс не столько расширяет круг предметных знаний учащихся, сколько углубляет их за счет усиления непредметных мировоззренческой и методологической компонент содержания.

Методы и организационные формы обучения

Для реализации целей и задач данного прикладного курса предполагается использовать следующие формы занятий: практикумы по решению задач, самостоятельная работа учащихся, консультации, зачет. На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка, решения и обсуждения решения задач, подготовка к единому национальному тестированию, подбор и составление задач на тему и т.д. Предполагается также выполнение домашних заданий по решению задач.   Доминантной же формой учения должна стать исследовательская деятельность ученика, которая может быть реализована как на занятиях в классе, так и в ходе самостоятельной работы учащихся. Все занятия должны носить проблемный характер и включать в себя самостоятельную работу.

Методы обучения, применяемые в рамках прикладного курса, могут и должны быть достаточно разнообразными. Прежде всего это исследовательская работа самих учащихся, составление обобщающих таблиц, а также подготовка и защита учащимися алгоритмов решения задач. В зависимости от индивидуального плана учитель должен предлагать учащимся подготовленный им перечень задач различного уровня сложности.

Помимо исследовательского метода целесообразно использование частично-поискового, проблемного изложения, а в отдельных случаях информационно-иллюстративного. Последний метод применяется в том случае, когда у учащихся отсутствует база, позволяющая использовать продуктивные методы.

Средства обучения

Основными средствами обучения при изучении прикладного курса являются:

• физические приборы;
• графические иллюстрации (схемы, чертежи, графики);
• дидактические материалы;
• учебники физики для старших классов средней школы;
• учебные пособия по физике, сборники задач.

Организация самостоятельной работы

Самостоятельная работа предполагает создание дидактического комплекса задач, решенных самостоятельно на основе использования конкретных законов физических теорий, фундаментальных физических законов, методологических принципов физики, а также методов экспериментальной, теоретической и вычислительной физики  из различных сборников задач с ориентацией на профильное образование учащихся.

 Текущая аттестация качества усвоения знаний

Текущая аттестация проводится в виде письменных контрольных (тестовых) работ. Выполнение проверочной работы предполагает решение нескольких предложенных задач по определенному разделу курса. В ходе выполнения курса планируется проводить обучающие и контрольные тесты, которые позволят закрепить и проконтролировать полученные знания. Оценка знаний и умений школьников проводится с учетом результатов выполненных практических и исследовательских работ, участия в защите решения экспериментальных, теоретических и вычислительных задач.

Итоговая аттестация

Курс завершается зачетом, на котором проверяются практически умения применять конкретные законы физических теорий, фундаментальные законы физики, методологические принципы физики, а также методы экспериментальной, теоретической и вычислительной физики. Проверяются навыки познавательной деятельной различных категорий учащихся по решению предложенной задачи.

Требования к уровню подготовки учащихся

В результате изучения курса учащиеся  должны:

•        понимать сущность метода научного познания окружающего
мира:

     - приводить примеры опытов, обосновывающих научные представления и законы:  относительность механического движения; существование двух видов (знаков) электрического заряда; закон Кулона;

• приводить примеры опытов, позволяющих проверить законы и их следствия, подтвердить теоретические представления о природе физических явлений; закон сохранения импульса;
• используя теоретические модели, объяснять физические явления: независимость ускорения от массы тел при их свободном падении;
• указывать границы применимости научных моделей, закона сохранения импульса; закона сохранения механической энергии; механики Ньютона (классической механики);

• владеть понятиями и законами физики:

• раскрывать смысл физических законов: закона Ньютона, всемирного тяготения, сохранения импульса и энергии, сохранения электрического заряда, Кулона, закона Ома для полной цепи, законов Кирхгофа;
• вычислять: ускорение тела по заданным силам, действующим на тело, и его массе; скорости тел после неупругого столкновения по заданным скоростям и массам сталкивающихся тел; скорость тела, используя закон сохранения механической энергии; силу взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами в вакууме; силу, действующую на электрический заряд в электрическом поле; ЭДС источника тока, силу тока, напряжение и сопротивление в электрических цепях;
• определять вид движения электрического заряда в однородном электрическом поле;
• описывать преобразования энергии при свободном падении тел; движении тел с учетом трения; протекании электрического тока по проводнику.

Элективный курс создает условия для развития познавательных, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, для выполнения экспериментальных исследований, других творческих работ, вокруг которых строится обсуждение на семинарских занятиях.

Элективный курс позволяет воспитывать дух сотрудничества в процессе совместного решения задач, уважительного отношения к мнению оппонента, обоснованности высказанной позиции; позволяет использовать приобретенные знания и умения для решения практических жизненных задач, рационального природопользования и зашиты окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и общества.

Анализ решений, разбор задач и вопросов позволит глубже понять сущность явлений и процессов. При этом возникает устойчивая обратная связь «учитель - ученик», у ученика появляется стимул к поиску, инициативе, умению выдвигать обоснованную гипотезу, развивается речь, закрепляются вычислительные навыки, умение работать со справочной и научно-популярной литературой.

В ходе изучения данного элективного курса особое внимание обращается на развитие умений учащихся решать графические, качественные и экспериментальные задачи, использовать на практике межпредметные связи.

Программа составлена с учетом возрастных особенностей и уровня подготовленности учащихся, она ориентирована на развитие логического мышления, умений и творческих способностей учащихся.

Программа курса

Раздел 1. Законы сохранения в механике (17 ч)

Работа силы. Мощность силы. Работа сил и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Кинематика движения точки по окружности. Линейная и угловая скорости. Равномерное движение по окружности. Неравномерное движение по окружности. Импульс или количество движения тела. Законы изменения импульса и кинетической энергии тела. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Закон изменения импульса системы тел. Закон изменения кинетической энергии системы тел. Центр масс системы тел. Движение центра масс.

Раздел 2. Электростатика (17 ч)

Два рода электричества. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции. Напряженность и потенциал поля, создаваемые заряженной сферой и плоскостью. Плоский конденсатор. Однородные электрические поля. Электрическое поле в веществе. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле. Применение законов сохранения. Электрический ток. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи. Законы Кирхгофа. Расчет электрических цепей с неомическими проводниками. Расчет электрических цепей.

Учебно-тематический план

Перечень учебно-методических средств обучения 

Литература для учителя

1. В.А. Орлов, Ю.А. Сауров «Практика решения физических задач. 10-11 классы», М.: - «Вентана-Граф», 2010 г.
2. Зорин Н. И. «Элективный курс «Методы решения физических задач»: 10-11 классы», М.: - ВАКО, 2007 г. (мастерская учителя).
3. Каменецкий С. Е., Орехов В. П. «Методика решения задач по физике в средней школе», М.: - Просвещение, 1987 г.
4. Ромашевич А. И. «Физика. Механика. 10 класс. Учимся решать задачи», М.: - Дрофа, 2007 г.
5. Балаш В. А. «Задачи по физике и методы их решения», М.: - Просвещение, 1983 г.
6. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. «Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования», М.: - Наука, 1989 г.
7. Бобошина С. Б. «ЕГЭ. Физика. Практикум по выполнению типовых тестовых заданий», М.: - Экзамен, 2009 г.
8. Курашова С. А. «ЕГЭ. Физика. Раздаточный материал тренировочных тестов», СПб, Тригон, 2009 г.
9. Москалев А. Н., Никулова Г. А. «Готовимся к единому государственному

Литература для обучающихся

1. Трофимова Т. И. «Физика для школьников и абитуриентов. Теория. Решение задач. Лексикон», М.: - Образование, 2003 г.
2. Ромашевич А. И. «Физика. Механика. Учимся решать задачи. 10 класс», М.: - Дрофа, 2007 г.
3. Минько Н. В. «Физика: полный курс. 7-11 классы. Мультимедийный репетитор (+CD)», СПб, 2009 г.
4. Балаш В. А. «Задачи по физике и методы их решения», М.: - Просвещение, 1983 г.
5. Козел С. М., Коровин В. А., Орлов В. А. и др. «Физика. 10—11 кл.: Сборник задач с ответами и решениями», М.: - Мнемозина, 2004 г.
6. Малинин А. Н. «Сборник вопросов и задач по физике. 10—11 классы», М.: -  Просвещение, 2002 г.
7. Меледин Г. В. «Физика в задачах: экзаменационные задачи с решениями», М.: - Наука, 1985 г.
8. Черноуцан А. И. «Физика. Задачи с ответами и решениями», М.: - Высшая школа, 2003 г.
9. Степанова Г. Н. «Сборник задач по физике: для 10-11 классов общеобразовательных учреждений», М.: - Просвещение, 2000 г.

Информационно-компьютерная поддержка

1. «1С: Репетитор. Физика 1.5. Компьютерное обучение, демонстрационные и тестирующие программы», CD-ROM, «1С».
2. «Открытая физика. 2.5. Компьютерное обучение, демонстрационные и

      тестирующие программы. Части 1 и 2», СD-ROM, «Физикон», 2003 г.

3. «Полный курс физики 21 века» Л. Я. Боревский (2 СD), CD-ROM, «МедиаХаус».
4. «Физика. 7-11 классы» (ваш репетитор) (2 СD), CD-ROM, «TeachPro», 2003 г.
5. «Электронные уроки и тесты. Физика в школе» (14 СD), CD-ROM, «Новый диск», 2005 г.
6. «Подготовка к ЕГЭ по физике» (учебное электронное издание), CD-ROM,
7. «Дрофа».
8. «Подготовка к ЕГЭ. Физика», CD-ROM, «Физикон», 2004 г.
9. «Готовимся к ЕГЭ. Физика», (2 СD), CD-ROM, «Просвещение», 2004 г.
10. «Физика. Сдаем ЕГЭ 2007» (1С: репетитор), CD-ROM, «1С», 2007 г.
11. «Физика. 7-11 классы» (1С: школа, библиотека наглядных пособий), CD-ROM,
12. «1С», 2004 г.
13. «Физика. 10-11 классы» (1С: школа, подготовка к ЕГЭ), CD-ROM, «1С», 2004 г.
14. «Физика. 7-11 классы», СD-ROM, «Физикон», 2005 г.
15. «Физика. 7-11 классы», СD-ROM, «Кирилл и Мефодий», 2003 г.
16. «Уроки физики Кирилла и Мефодия», СD-ROM (5 шт), 2005 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Итоговая контрольная работа

1. Центр тяжести корабля водоизмещением 10 000 т на 5 м выше центра тяжести вытесненной им воды. На сколько тонн масса корабля разнится от массы вытесненной им воды?
2. (См. предыдущую задачу.)

Какова результирующая сила, с которой действуют друг на друга два таких корабля, находящихся на расстоянии 1 км?

3.        С какой скоростью упадет на Землю метеорит, скорость которого относительно Земли мала?

4. На какое расстояние от Земли удалилось бы тело, брошенное вертикально вверх со скоростью 5 км/с при отсутствии воздуха? Масса тела ничтожно мала по сравнению с массой Земли.
5. Чему равна сумма кинетической и потенциальной энергий планеты с массой, обращающейся вокруг Солнца по эллипсу, большая полуось которого равна а?

Рассмотреть положение планеты в точках ее орбиты с наименьшей и наибольшей кривизной;

а и б полуоси; б/а - наименьший радиус кривизны; а/б - наибольший радиус кривизны.

6.        Пуля массой т, летящая со скоростью и, попадает в тело
массой М, связанное со стенкой пружиной жесткостью к, и застревает в нем. Приняв момент попадания пули за начало отсчета времени, найдите зависимость скорости от времени.

7.        Человек, стоя на Земле, касается оголенного места одного из
проводов магистрали, между проводами которой имеется напряжение = 600 В. Какой силы ток пройдет сквозь тело человека, если он
прикоснется к одному из проводов при следующих условиях: сопротивление тела человека (главным образом кожи в месте прикосновения) в случае сухой кожи оценивается в 50 000 Ом; сопротивление изоляции между тем проводом, к которому прикоснулись, и Землей равно 500 000 Ом, сопротивление изоляции между другим проводом и Землей равно 400 000 Ом; сопротивлением Земли
можно пренебречь.

8.        Чему равно сопротивление проволочного каркаса в виде
прямоугольника со сторонами а и b и диагональю, если: а) ток идет
от точки А к точке В; б) ток идет от точки С к точке D.