4. Задачные сюжеты и задачи
При обозначенном выше подходе, учащимся могут предлагаться недоопределенные задачи, точнее задаваться модели физических процессов. Деятельность ученика при этом должна заключаться в:
1) формальном описании с помощью математических формул заданного процесса;
2) задании величин и формулировке сюжета задачи;
3) постановке вопроса.
Рассмотрим в качестве
примера процесс движения тела по наклонной плоскости при наличии трения между соприкасающимися поверхностями.
Как видно из приведенной формулировки, в качестве объекта анализа предлагается не задача, построенная на основе конкретного сюжета и имеющая текст и вопрос, а физический процесс.
Тем не менее, формальное описание этого процесса может идти в соответствии с тем же алгоритмическим предписанием, что и решение любой задачи на движение тела по наклонной плоскости.
Например, если в качестве такого предписания будет выбрано алгоритмическое предписание по решению задач на основе второго закона Ньютона, то после
- выбора системы отсчета,
- выполнения чертежа с нанесением на него динамических и кинематических характеристик движения,
- записи уравнения второго закона Ньютона в векторной форме и
- в проекциях на оси координат,
- решения полученных скалярных уравнений, a=g * (sin(y) - м * cos(y))
мы будем иметь выражение вида: .
При необходимости, это уравнение можно переписать, введя кинематические характеристики: 2 * S = g * t2 * (sin(y) - м * cos(y)) .
Полученное уравнение описывает процесс движения тела по наклонной плоскости, если на это тело не действует сила тяги со стороны другого тела.
Анализируя рассматриваемый процесс и полученное уравнение, можно сформулировать множество различных задач, которые решаются одинаковым образом, так же, как формально описывался процесс движения тела по наклонной плоскости безотносительно какого- либо вопроса.
Например, это могут быть задачи такого содержания:
Для случая y = 0 :
Определить коэффициент трения скольжения дерева по дереву, если небольшой брусок, положенный на деревянную линейку длины L см, начинает соскальзывать с нее при поднятии одного из концов линейки на высоту h см над горизонтальной поверхностью?
Для случая y > 0:
Определить значение силы тяги, которую следует приложить к телу, чтобы равномерно поднимать его по наклонной плоскости, расположенной под углом к горизонту.
Для случая y < arctg(м):
Определить ускорение движения тела по наклонной плоскости, расположенной под углом к горизонту.
Определить перемещение, которое совершает тело, движущееся по наклонной плоскости, расположенной под углом (y) к горизонту, за время t.
Определить, за какое время тело соскользнет с наклонной плоскости длины L, если плоскость расположена под углом (y) к горизонту.
Существенно, что данный подход может быть использован как при формулировке теоретических задач, так и заданий экспериментального характера.