ГРАФИКИ В КУРСЕ ФИЗИКИ КАК УЧЕБНОЕ СРЕДСТВО Т.А.Бушина, В.И.Николаев МГУ им. М.В.Ломоносова, физический факультет Современный взгляд на систему образования как на средство формирования качеств личности, необходимых обществу, немыслим без детального анализа возможных путей достижения этой цели. С этих позиций можно проанализировать и роль графиков в курсе физики как в одной из учебных дисциплин. В этой связи представляется целесообразным выделить характерные разновидности случаев использования графиков в качестве учебного средства. Сделать это можно по-разному, так что сначала надо выбрать классификационный признак для такого разделения. Сделаем это в двух различных вариантах.

Пусть сначала это будет разделение по признаку «разновидность учебного средства». Приводимый ниже перечень таких случаев показывает, сколь велико разнообразие способов использования графиков в задачах курса физики: 1) график как неотъемлемая часть задания; 2) в качестве иллюстрации; 3) как средство показа взаимосвязей; 4) в качестве напоминания о выбранной модели; 5) как средство классификации; 6) как источник дополнительной информации; 7) как маскировка «капкана»; 8) в качестве подсказки.

Перечень примеров становится существенно иным, если выбрать другой классификационный признак – «содержание задания»: 1) изображение графика применительно к заданным условиям; 2) построение серии графиков, один под другим, для различных величин при одинаковых условиях; 3) построение параметрических зависимостей в дополнение к исходной; 4) перевод заданного графика к другим осям; 5) указание асимптотических пределов на графике; 6) добавление на графике аппроксимирующих функций; 7) добавление масштабной разметки; 8) изображение знаменитых графиков; 9) экспертиза заданного графика (идентификация, поиск ошибок); 10) использование графиков для целей классификации; 11) применение графиков при решении «обратных» задач.

Задание 1. Построить, один под другим, графики зависимостей от времени следующих величин для металлического шарика, падающего на пол с высоты H без начальной скорости : 1) высоты h(t); 2) скорости v(t); 3) ускорения a(t); 4) потенциальной энергии W пот. (t); 5) кинетической энергии W кин. (t).

h t t t t t v a W пот. W кин – g

Задание 2. Построить, один по другим, графики двух зависимостей от координаты х точки наблюдения для 1) напряженности поля E x (x), 2) потенциала φ(x). +q– 3q +2q φ = 0

0 E x +q – 3q +2q φ = 0 x φ 0

Примеры возможных ошибок (задание 1): 1) смысловые противоречия между графиками, 2) неправильный выбор знаков величин, 3) отсутствие предварительной разметки, 4) ошибочная трактовка нормировки потенциальной энергии. Примеры возможных ошибок (задание 2): 1) ошибочный выбор нормировки потенциала – «относительно бесконечности», 2) утверждение о ненулевом поле внутри проводящей пластины, 3) нарушено условие эквипотенциальности объема проводника в электростатическом случае, 4) наличие противоречий между графиками.

Таким образом, мы видим, что построение графиков, которые отражают взаимосвязи между физическими величинами, является весьма непростой задачей. Тем не менее, на графики стоит потратить время. Ведь освоение технологии изготовления графиков, особенно их серий, даст в руки учащимся одно из наиболее эффективных учебных средств при изучении физики.