О ДИДАКТИЧЕСКИХ РЕСУРСАХ ГРАФИКОВ В КУРСЕ ФИЗИКИ Т.А.Бушина, В.И.Николаев МГУ им. М.В.Ломоносова, физический факультет Физика как учебная дисциплина таит в себе удивительное разнообразие средств, при помощи которых можно помочь учащимся развить свои способности. К числу таких средств относятся и графики, которых так много в курсе физики. Вопрос о роли графиков сравнительно редко обсуждается с учебной литературе. Учащиеся обычно встречаются с так называемыми «готовыми» графиками – теми, которые приготовили им авторы-составители учебников, пособий, задачников. «Кухня» изготовления графиков почти всегда остается при этом за бортом разговора о том, что на них представлено. А между тем при другом-то отношении к графикам их можно было бы сделать своими союзниками. Тот, кто на примере физики научился понимать «чужие» графики и овладел искусством построения «своих», имеет в руках эффективное средство для каждодневного применения при решении многих задач, в том числе и житейских.

Дидактические ресурсы графиков: 1. Графики – одно из важнейших познавательных средств при изучении физики. Их можно положить в основу рейтинговых оценок знаний учащихся. 2. Графики – это, можно сказать, учебный полигон! Столь велико разнообразие случаев, когда они могут принести пользу. 3. Если использовать графики в виде задания (а не иллюстрации), они будут очень удобны для формирования у учащихся привычки иметь свое мнение. При наличии успехов на этом поприще они могут стать источником оптимизма. 4. Чаще всего графики используются как способ представления информации. В этом своем качестве они дополняют другие методы – например, в виде словесных пояснений, таблиц, диаграмм. 5. Графики очень удобны для показа взаимосвязей. Особенно удобны они в этом отношении в виде серий графиков, объединенных одним «сюжетом».

6. Графики удобны для сравнения теории с экспериментом. Они помогают выяснить, например, насколько удачно выбрана модель, в рамках которой интерпретируются изучаемые зависимости. 7. Тем же целям могут послужить погрешности измеряемых величин, представляемые на графике вместе с соответствующими параметрическими зависимостями. 8. Несмотря на свою статичность, графики могут показать, как протекает тот или иной процесс. Примером могут служить характеристики волнового процесса в зависимости от времени в некоторой фиксированной точке. 9. Вариативность показа зависимостей – еще одно дидактическое достоинство графиков. Его можно использовать, например, путем построения трехмерных графиков. 10. Один из главнейших принципов построения общеобразовательного курса физики – принцип простоты: «от простого – к сложному». Графики предлагают великое множество способов сделать сложное простым.

Задание 1. Построить фигуры Лиссажу, симметричные относительно осей x и y, для случая отношения частот ω x /ω y = 2/3, 3/4, 5/8. Задание 2. Цепь постоянного тока представляет собой источник с э.д.с. E и внутренним сопротивлением r, клеммы которого соединены внешним сопротивлением R. Источник тока – гальванический элемент в виде двух пластин из различных металлов, погруженных в раствор кислоты. Изобразить график зависимости потенциала точки цепи от ее координаты l, отсчитываемой от некоторого выбранного начала вдоль направления обхода цепи. (Условимся, ради простоты и определенности, что сопротивления R и r распределены в цепи с одинаковой линейной плотностью ρ(l) на всем ее протяжении длиною L).

Фигуры Лиссажу ω x / ω y = 2/3 ω x / ω y = 3/4 ω x / ω y = 5/8

«0» ir «0» φ l i

Дидактическая польза К заданию 1: 1) фигура Лиссажу – это траектория точки, участвующей в гармонических колебаниях вдоль двух взаимно перпендикулярных осей; 2) с помощью фигуры Лиссажу можно определить отношение частот колебаний; 3) на основе фигуры Лиссажу можно сформулировать «прямую» и «обратную» задачи; 4) фигура Лиссажу – пример циклического процесса.

К заданию 2: 1) в случае гальванического элемента сторонние силы локализованы в местах протекания химических реакций; 2) для нормировки потенциала может быть выбрана любая точка цепи, где нет сторонних сил; 3) слагаемое, именуемое «падением напряжения», имеется на любом участке цепи, по которому течет ток; 4) сумма падений напряжения во всей замкнутой цепи и сумма скачков э.д.с. в ней равны друг другу.

Как видно из приведенных примеров, с помощью графиков удается познакомить учащихся с довольно сложными истинами, выходящими порой за пределы школьного курса физики.