Требования научно-технической революции заставляют искать новые пути повышения эффективности подготовки специалистов для народного хозяйства. Как сделать так, чтобы теоретические знания, получаемые студентом в вузе, не существовали сами по себе, а максимально полно использовались в его практической деятельности? Если до недавнего времени эта цель относительно успешно достигалась средствами традиционной дидактики, то сейчас, в условиях информационного взрыва, ее реализация становится с каждым годом все труднее и труднее. Мы подошли к такому рубежу, когда количество информации стало столь огромным, что она не может быть усвоена за относительно короткий срок обучения, если ее не упорядочить на принципиально новой основе. Такой основой может быть развернутое и систематическое применение в процессе обучения обобщенных методов, общеметодологических принципов, предельно общих ¦ понятий и т. д.
В предлагаемом читателям пособии автор попытался реализовать такой подход на одном из участков обучения студентов, имеющем, однако, важное значение,— в решении задач по физике. Наш подход основан на использовании системы наиболее общих понятий физики применительно к решению любой физической задачи. В пособии рассмотрены теоретические основы общего подхода к решению задач, методы
решения стандартных, нестандартных, непоставлен-ных и произвольных задач.
Такой подход к решению задач, разумеется, не является единственным — многие задачи могут быть решены значительно быстрее путем применения нестандартных методов и приемов, путем догадки (интуиции), чем использованием общего подхода. Тем не менее нестандартный прием, догадка возможны лишь тогда, когда студент имеет методологическую базу для решения задачи, владеет общим подходом. В этом плане пособие может оказаться полезным студентам самых разных специальностей.
Условия некоторых разобранных задач взяты из учебных пособий: Чертов А. Г., Воробьев А. А. Задачник по физике (М., 1981) и Иродов И. Е. Задачи по общей физике (М., 1979). Часть задач принадлежит автору.
Автор выражает благодарность доцентам В. Б. Зернову и А. Ф. Меняеву, а также преподавателям кафедры физики МИЭМ за ценные указания и критические замечания при подготовке рукописи.
Автор
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подведем итоги. На многочисленных примерах мы показали, что общий подход к решению любой задачи из курса общей физики в основном сводится к умению проводить анализ произвольного физического явления или совокупности явлений. Фундаментальное понятие «физическое явление» связано с большинством обобщенных понятий физики: физическая система, физическая величина, физический закон и его важнейшие стороны (физический смысл, условия применимости, метод применения), взаимодействие, состояние физической системы и понятие основной задачи, идеальные физические объекты и процессы, физическая модель и т. д. Важно не только знать эти понятия, но и уметь оперировать ими, используя их как элементы в структуре методов. В этой системе два наиболее общих метода являются самыми важными—метод анализа физической ситуации и метод постановки задачи.
Метод анализа физической ситуации позволяет решить любую поставленную задачу из курса общей физики.
Метод постановки задачи поможет не только найти подход к решению непоставленной задачи, сформулировать и решить первую задачу, но и далее, используя метод упрощения и усложнения, поставить и решить еще десятки задач различной степени трудности, т. е. рассмотреть так называемый «блок» задач.
Выше мы отметили, что поставленные и непоставлен-ные задачи исчерпывают все виды задач. Казалось бы, мы, наконец, получили ответ на вопрос: как научиться решать задачи по физике? Для этого необходимо в основном овладеть этими двумя наиболее общими методами. Как просто! Но для того чтобы овладеть этими методами, нужно очень много потрудиться. В учебе, как и в науке, легких путей для достижения цели не существует.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие......................... 3
Введение , , » ,....................... 5
Раздел I. Теоретические основы общего подхода к решению
произвольной задачи по физике............. 7
Глава 1. Система фундаментальных понятий физики...... 7
§ 1. Некоторые общие понятия физики........... 7
§ 2. Идеализация физической задачи............ 9
§3. Классификация задач по физике........... 12
Глава 2. Некоторые общие методы решения задач по физике . .- 15
§ 4. Этапы решения поставленной задачи.......... 15
§ 5. Метод анализа физической ситуации задачи...... 18
§ 6. Обще-частные методы. Метод ДИ........... 19
§ 7. Метод упрощения и усложнения. Метод оценки .... 22
§ 8. Метод постановки задачи............... 28
§ 9. Еще одна классификация поставленных задач ..... 30
Раздел II. Решение стандартных задач.......... 37
Механика......................... 37
Глава 3. Движение материальной точки........... 37
§ 10. Кинематика материальной точки........... 37
§11. Динамика материальной точки........... . 44
§ 12. Механические колебания............... 60
§ 13. Законы сохранения.................. 66
Глава 4. Движение твердого тела............... 80
§ 14. Динамика твердого тела............... 80
§ 15. Законы сохранения в динамике твердого тела .... 87
Элементы теории физических полей............ 93
Глава 5. Поле тяготения................... 93
§ 16. Основная задача в теории поля тяготения...... 93
§ 17. Поле тяготения системы материальных течек..... 94
§ 18. Поле тяготения при произвольном распределении масс 98
Глава 6. Электрическое поле................. 107
§ 19. Электростатическое поле в вакууме.......... 107
§20. Электростатическое поле в диэлектриках........ 117
§21. Проводники в электростатическом поле....... 133
§ 22. Постоянный электрический ток............ 143
Глава 7. Магнитное поле................... 150
§23. Магнитное поле в вакууме............... 150
§ 24. Магнитное поле б веществе ,............. 161
пек
Глава 8. Электромагнитное поле................ 166
§ 25. Электромагнитная индукция и самоиндукция..... 165
§ 26. Электромагнитные колебания............. 173
Глава 9. Электромагнитные волны............... 179
§27. Интерференция света................. 179
§ 28. Дифракция света................... 187
Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория...... 193
Глава 10. Термодинамика................... 193
§ 29. Первое начало термодинамики............ 193
§ 30. Второе начало термодинамики............ 200
Глава 11. Молекулярно-кинетическая теория......... 207
§31. Распределение Максвелла — Больцмана........ 2Q7
§ 32. Распределение Больцмана.............. 214
- Раздел III. Решение нестандартных, непоставленных и произвольных задач...................... 219
Глава 12. Нестандартные и оригинальные задачи....... 219 i
§33. Нестандартные задачи................ 219
§ 34. Оригинальные задачи................. 227
Глава 13. Непоставленные, проблемные и произвольные задачи 233
§ 35. Непоставленные задачи................ 233
§ 36. Проблемные задачи.................. 237
§37. Произвольные задачи................. 244
Заключение........................., 254
