Точка приложения силы находится на за­ряде. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. Знак заряда при этом положителен, в случае отрицательного заряда пальцы левой руки располагаются в противоположном направлении. При этом важно помнить, что сила Лоренца перпендикулярна как направлению движения тока, так и направлению вектора магнитной индукции.

Численное значение силы находится по формуле:F_Л = q v B где В-

-модуль магнитной индукции, - угол между вектором магнитной индукции и скоростью частицы.

Сила Ампера – это сила, с которой магнитное поле действует на сово­купность движущихся зарядов (электрический ток). Точка приложения силы Ампера находится на проводнике с током. Направление действия силы определяется по правилу левой руки.

Численное значение силы Ампера находится по формуле:F_A=BIL , где

I – сила тока, L - длина проводника.

Резюмируя, ещё раз подчеркнем, что уже при анализе физической картины задачи, при графическом изображении задачной ситуации с помощью рисунка, требуется знание всех фундаментальных механических законов, представляющих собой ядро классической механики, ядро теоретического метода решения возникающих познавательных физических научных задач.

Введение Ньютоном системы фундаментальных физических зако­нов (вместе с законом всемирного тяготения) фактически представлял собой революцию в физике, поскольку теперь появилась новая математическая возможность решения любых механических задач – сам задач­ный подход. Успех предложенного Ньютоном задачного метода стал причиной того, что механизм получения знаний в процессе решения за­дач стал «сквозным», пронизывающим абсолютно все разделы физики. Новая методология получения физического знания получила название теоретического метода.

Динамический подход имеет более узкую сферу применения. Он применяется там, где рассматривается поведение точечных физических объектов. Природа сил при этом принципиального значения не имеет. Не играет роли и то, со стороны какого объекта осуществляется силовое воздействие: со стороны вещественного тела или физического поля. Одинаковы и кинематические закономерности при движении объекта в любом однородном поле - поле тяготения Земли, гравитационном поле планеты, электрическом, магнитном или ядерном.

Во всех ситуациях силового воздействия (независимо от природы сил и воздействующих объектов) задача сводится к определению уско­рения, исходя из знаний действующих сил, либо, наоборот, к определе­нию сил по заданным характеристикам движения. Решение задач во всех случаях связано с решением 2-го закона Ньютона, учитывающего тот или иной характер движения тела.

Несмотря на обилие ситуаций, при которых используется динами­ческий подход, весь массив решаемых задач можно расклассифициро­вать в зависимости от объединяющих их моментов и особенностей ре­шения, так называемых «изюминок» задач. Классифицировать задачи можно по –разному. В следующем параграфе представлен один из воз­можных вариантов подобной классификации. В процессе собственного решения вы можете про­вести и другую систематизацию.

Классификация физических задач

Задачи по физике классифицируют по многим признакам: по со­держанию, целевому назначению, способам задания условий, степени сложности и трудности, разделам физики и т.п. В нашем случае разбие­ние задач по типам необходимо произвести по использованию динамического подхода из самых различных разделов физики:

Хотя представленная классификация является одной из возмож­ных, тем не менее, она позволяет решать задачи не в виде несистематизированной и разобщенной россыпи задач, а в виде задач-комплексов. Это целые кластеры задач, объединенные не только динамическим подходом, но и общей содержательной фабулой, общей специфической особенностью. Логика размещения задач исходит из наличия задач-ядер, вокруг которых и формируется подборка задач аналогичных, об­ратных и дополнительных базовой задаче.

Однако, как уже указывалось, необходимо научиться на выделен­ной базовой задаче для того, чтобы в дальнейшем она стала инструмен­том анализа и успешной деятельности при решении задач родственного типа. Для этого необходимо разобраться, что представляет собой задача как таковая, каковы компоненты любой задачи, каков механизм анализа условий и требований задачи и обобщенная стратегия построения пути решения задачи.

Глава 2. Структура познавательной деятельности при решении физических задач

2.1. Состав задачи. Общий порядок действий при ре­шении физических задач

Как уже указывалось, задача – это небольшая проблема, познавательное затруднение, которое в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе знаний законов физики. Процесс активного целенаправленного мышления представляет собой решение задачи.

Любая физическая задача имеет определенное содержание, включающее в себя ряд компонентов.

В свою очередь, физическая картина задачи состоит из ряда подкомпонентов:

Многие неудачи в процессе решения задач объясняются тем, что оно начинается вслепую, наугад. С чего же необходимо начинать реше­ние задачи?

Интеллектуальная деятельность при решении задачи предпола­гает анализ задачной ситуации и выявление всех представленных ком­понентов на том или ином этапе задачи. Если данные компоненты не выделяются и не осознаются в явном виде, то решение идет стихийно и неэффективно. Научно обоснованный процесс решения задачи пред­ставляет собой весьма сложную интеллектуальную деятельность. В об­щем случае решение каждой задачи можно условно разделить на не­сколько этапов:

• 1-ый этап-изучение условий и цели задачи

• 2-й этап-поиск плана решения задачи

• 3-й этап-оформление найденного решения

• 4-й этап -критический анализ результата решения и отбор полезной информации

Данные этапы соответствуют теоретическим основам любой человеческой деятельности, включающей в себя следующие действия:

• ориентировка,

• планирование,

• исполнение,

• контроль.

Схематически общую систему действий можно представить следующим образом:

Содержание каждого этапа включает в себя ряд отдельных опера­ций, выполнение которых обеспечивает успешность процесса ре­шения задачи.

2.2. Изучение условий и цели задачи

Изучение условий и цели, требований задачи – чрезвычайно важ­ный элемент процесса решения задачи. При обдумывании условий, прежде всего, необходимо выяснить о каких физических процессах идет речь в рассматриваемой за­даче, поэтому необходимо:

• осмыслить вопрос задачи (хорошо понять вопрос – значит наполовину ответить на него),

• записать все данные и искомые величины (Искомые величины – маяки, к которым ведут заданные и таб­личные величины.)

При этом необходимо записывать и те величины, ко­торые явно не задаются, но о них можно судить по условию задачи. На­пример, если в задаче говорится о торможении, то следует записать V_к=0; если тело трогается с места, то V₀=0 и т.п.

• Тщательно выполнить рисунок, чертеж или схему, помогаю­щие осмыслить задачу.

Правильное графическое представление задачи означает четкое, ясное и конкретное понимание всей задачной ситуации в целом. Ошибка в построении неизбежно приводит к ошибке в решении.

• Продумайте, какие теоретические положения связаны с дан­ной задачей в целом и с некоторыми их элементами.

Установите, какие физические законы отвечают содержанию дан­ной задачи. Вспомните, какими математическими формулами записы­ваются эти законы.

• Отметьте особенности условий протекания физических про­цессов и вспомните, не встречались ли вы с задачами, ана­логичным данной.

• Вспомните, имеется ли общепринятый метод решения за­дачи с выявленными особенностями

2.3. Составление плана решения

Эффективность разработки плана решения зависит от качества 1-го этапа, от правильности определения направления поиска. Выбор направления поиска зависит от процедуры классификации, от того, на­сколько правильно отнесена решаемая задача к какому – либо типу, для которо­го существует тот или иной алгоритмический подход.

В общем случае для составления плана решения необходимо выполнить следующую систему действий:

• Определите, к какому типу задач относится решаемая за­дача, метод, решения которого вам известен.

• Если задача комбинированная и содержит в себе ситуацию, относящуюся к различным разделам физики, то разбейте её на серию отдельных, вспомогательных, для решения кото­рых существует тот или иной обобщенный подход.

• Определив тип задачи, примените алгоритм или обобщен­ные рекомендации для решения задач данного типа.

• Если задача с «ходу» не решается, попытайтесь видоизме­нить её, переформулировать условия и предельно упро­стить. Попытайтесь решить аналогичную, но более простую.

• Если все же решить задачу не удается, отыщите в учебной ли­тературе похожую. Изучите внимательно готовое реше­ние и постарайтесь извлечь из него пользу для решаемой задачи.

Последние два действия выполняются в случаях возникших сложностей и недостаточности опыта решения задач.

2.4. Оформление решения задачи

Оформление решения задачи заключается в письменной записи всех ранее произведенных действий, в математическом оформлении мыленных и интеллектуальных действий предыдущего этапа. Здесь также необходима вполне определенная система действий:

• Используя математическую запись физических законов, отве­чающих задачной ситуации, запишите уравнение или систему уравнений, содержащих искомую величину.

• Решите задачу в общем виде, то есть получите математиче­ское выражение (рабочую формулу), в левой части которого находится искомая величина, а в правой - заданные в усло­вии задачи или табличные величины.

• Используя дополнительные закономерности, в которые вхо­дят искомая и заданные величины, решите полученную сис­тему уравнений любым удобным для вас способом.

• В выведенную рабочую формулу подставьте численные значе­ния входящих в неё величин и найдите числовое зна­чение искомой величины, пользуясь правилами прибли­женных вычислений.

При таком способе решения задачи не происходит накопление погрешностей, что часто возникает, если вычислять промежуточные ве­личины. Кроме того, не заданные в условии задачи промежуточные ве­личины становятся излишними и уходят, становятся ненужными при решении задач в общем виде. Исключения из этого правила очень редки и включают случаи а) если формула промежуточной величины настолько громоздка, что её вычисление упрощает дальнейшую запись решения, б) если решение задачи в цифрах значительно проще, нежели вывод «рабочей» формулы.

Последним этапом решения задачи является анализ полученного решения и его корректировка в случае обнаружения несовпадения полученного численного значения величины с правильным ответом.