ЕГЭ по физике: решение задач о колебаниях
Александр Грачев, кандидат физико-математических наук, доцент МГУ, автор УМК по физике, рассказал о едином подходе к решению задач о колебаниях.
Как достичь успеха в обучении физике? Либо заставлять учить, либо помогать понимать. Выбор только между этими плоскостями. Учить — это запоминать и подставлять числа в формулы. А как учить понимать?
Это надо делать серьезно с самого начала — давать более широкий взгляд на явления, опираться на аналогии. Пока люди не прочувствуют закономерности — ничего не поймут. На этих принципах построен учебник физики (Линия УМК А. В. Грачева. Физика, 10-11), а теперь к ним вышли и рабочие тетради. Задания из них уже вошли в ЕГЭ.
Так, в учебнике для 11 класса идет разговор о гармонических механических колебаниях, и дается два способа решения — динамический и энергетический — представлены соположено. Значит ли это, что выбор равноправный и произвольный? От чего зависит? А теперь смотрим на электромагнитные — насколько симметрична ситуация для механических и электромагнитных колебаний? И оказывается, тут тоже два способа, и первый похож на динамический, но с некоторой разницей, и мы решаем и опять приходим к ситуации, как в механике. Полезно обдумывать эти аналогии с учениками, они должны прочувствовать эти замены, ведь математические истории, которые стоят за ними, одни и те же.
Таким же естественным должен стать графический подход для понимания процессов колебания. Сначала придется обстоятельно поговорить о первой четверти периода — что происходит при замене электрической энергии на потенциальную, магнитную на кинетическую? Надо, чтобы график помогал ученикам описывать разные истории. И тогда задача №18 из ЕГЭ не вызовет проблем. Тут речь об одной из энергий, а не о чем-либо другом, и надо смотреть, с чего задача (график) начинается.
Есть по теме и «волшебная» формула — формула изменения энергии в зависимости от работы внешних сил и сил трения. Проникнуться ей, понять ее — значит, суметь вывести все формулы колебания и свободно думать во многих ситуациях (задачи №№5, 16, 30).
Полезно придумывать задачи для одного вида колебаний по поводу уже существующих для другого. В рабочей тетради есть такие задачи, но всегда интересно попробовать самому. И так на любой теме: мыслим глобально, чтобы хорошо решать локально.
Решение задач о гармонических механических колебаниях:
Решение задач о свободных гармонических электромагнитных колебаниях двумя способами:
Записала Людмила Кожурина