Шох Т.К., Аманжолова А.Ж.

Северо-Казахстанский Государственный университет им. М.Козыбаева, Казахстан

Решение физических задач на компьютере

Физика очень увлекательная дисциплина и в то же время у школьников возникают трудности при решении задач, решение которых является одним из основных аспектов этого предмета. Для большинства задач правильно подобранный алгоритм решения определяет ее результат. Рассмотрим стандартный алгоритм решения задач:

1. Внимательно прочитайте задачу.

2. Запишите в «Дано» все данные и правильно запишите искомую величину.

3. Сделайте перевод единиц в СИ, если это необходимо.

4. Сделайте чертёж  или схему, если это необходимо.

5. Напишите формулу или закон, по которым находится искомая величина.

6. Запишите дополнительные формулы и произведите промежуточные вычисления, если это необходимо.

7. Подставьте цифровые значения в окончательную формулу. Вычислите ответ. Проанализируйте его.

8. Запишите ответ.

Воспользовавшись данным алгоритмом, можно предложить решать задачи по физике используя межпредметные связи, а именно знания полученные на уроках информатики. Рассмотрим пример решения и оформления задачи с помощью программы MS Excel.

Задача: Дана цепь, в которую подключен переменный резистр с диапазоном от 1 Ом до 15 Ом, напряжение - 20В, определите зависимость силы тока от сопротивления и постройте график.

Анализируя условие задачи, необходимо внести данные в таблицу в отдельные ячейки. Для наглядности поместим напряжение U= 20В, в ячейке А3 укажем обозначение U=, в В2 значение этой величины и в С3 единицу измерения, что и представлено в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1. Ввод начальных данных

Так же дано сопротивление в диапазоне от 1 Ом до 15 Ом. В ячейку А5 запишем обозначение R, вносим данные в диапазон ячеек А6:А20 от 1 до 15 соответственно. Ввод значений сопротивления изображен в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2. Ввод значений сопротивления

Что бы определить зависимость силы тока от сопротивления необходимо найти чему равна сила тока. Следовательно в ячейке В5 запишем обозначение I и под решение отводим диапазон ячеек В6:В20.

Закон Ома гласит, что сила тока в цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально сопротивлению, т.е. I=U/R . Начиная с ячейки В6 мы вводим формулу, для нахождения силы тока, ввод формулы начинается со знака =; так как напряжение у нас остается низменным воспользуемся абсолютной ссылкой укажем знак $ в названии ячейки, перед названием столбца и название строки; далее ставим знак разделить / и относительную ссылку на ячейку А6. В итоге получим формулу =$B$3/A6 и увидим результат I=20, что представлено в соответствии с рисунком 4.

Рисунок 4. Вывод результата

Далее подводим курсор к нижней правой части ячейки и протягиваем до ячейки В20 с целью копирования формулы.

Первая часть задачи решена, осталось построить график зависимость силы тока от сопротивления. Для этого выделяем диапазон А6:В20 и выполним последовательность команд вставка/график и выбираем подходящий к нашей задаче внешний вид графика, редактируем его. В соответствии с рисунком 6 представлен весь процесс примера решения и оформления физической задачи в среде MS Excel.

Рисунок 6. Решение физической задачи в среде MS Excel

Используя, выше указанный, метод решения и оформления задач можно предложить учащимся решать другие подобные задачи.

Примеры задач, которые можно решить в среде MS Excel:

Задача 1: Электромотор включен в сеть постоянного тока с напряжением 220 В. Сопротивление обмотки мотора 5,0 Ом. Сила потребляемого тока — 10 А. Найдите механическую мощность двигателя и его КПД. Проанализируйте зависимость мощности и КПД от напряжения, при его изменении от 220В к 50В с интервалом в 10В.

Задача 2: Тело падает с высоты 1500 метров с V0=0. Падение длиться 15 секунд. Определите максимальную скорость. Проанализируйте зависимость скорости от высоты и постройте график.

Задача 3: Точка движется с переменным ускорением a. При чём a2=1,2*a1. Вычислите, какая скорость будет у тела через 15 секунд, если начальная скорость равна 0, а начальное ускорение 3м/с2. Постройте график зависимости.

Литература:

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике. 7-9 классы. –

2-е изд.- Просвещение,- 2012г.

2. Сайт «Наша сеть» http://nsportal.ru (Актуальна на 27.02.2014)