АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ГРУПП ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ

АННОТАЦИЯ

Школьные олимпиады по предмету физики проводятся в стране начиная с 1938 года. Первое же всесоюзное соревнование произошло в 1962 году. На сегодняшний день ежегодно в заключительном этапе принимают участие более 300 школьников со всей страны с целью продемонстрировать свои углубленные знания и профессиональные навыки в решении олимпиадных задач. Вопрос в том, станут ли эти ребята гениальными учеными даже в отношении победителей олимпиады остается открытым. Но вполне очевидно, что имея за плечами такие знания в области одной из ключевых дисциплин общеобразовательных учреждений, ребята точно смогут претендовать на места в самых престижных вузах страны. В данной статье мы более подробно изучим основные группы олимпиадных задач по физике и разберем решение одного из примеров заданий.

Ключевые слова: Олимпиадные задачи, физика, школьники, решение, физический смысл.

Олимпиадные задачи имеют повышенную трудность не только в предмете физики, но и во всех дисциплинах в принципе. Данные задачи предлагаются школьникам на олимпиадах в виде различных уровней сложностей. В теории, базовых школьных знаний математики и физики должно быть достаточно для решения олимпиадных задач. Трудность в работе с подобными заданиями возникает в необходимости «чувствовать» предполагаемое решение и понимании, какие из пройденных навыков и законов необходимо использовать в это случае.

По факту, все олимпиадные задачи по физике разбиваются на несколько групп, их можно выделить.

Задачи на применение формул.

Зачастую оказывается, что тема, представленная в задании является очень легкой и не скрывает в себе никаких подводных камней, эту тему изучают в базовом курсе и она не подразумевает владение дополнительными знаниями. Пример подобной задачи могут выступать задания, связанные с кинематикой тела, брошенного под углом. Зачастую в учеников создаются впечатления смешанных формул, и он не в состоянии понять, какую именно и где необходимо применить формулу из всех ему известных.

Задачи, относящиеся к группе на применение формул как раз-таки и проверяют у ученика способность понимания того, что именно стоит за каждой формулой и какие именно из всех формулы относятся к предоставленной задаче.

Примером может выступать следующая задача: Тело брошено вертикально вверх с некоторой скоростью. В тот момент, когда оно достигло наивысшей точки, которая располагается на высоте h над землей, вслед за ним с той же самой начальной скоростью было брошено второе тело. На какой высоте тела столкнутся? Размерами тел и сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение:

Движение тела, брошенного вертикально вверх, — равноускоренное движение по вертикальной прямой с ускорением g, направленным вниз (т.е. в обычной системе координат, где ось y направлена вверх, ускорение отрицательно). Уравнение движения такого тела, брошенного с высоты x₀ и со скоростью v₀,

Пишем уравнения движения для обоих тел, причем оба этих уравнения должны выражаться через одно и то же время. Проще всего взять на начало отсчета времени тот момент, когда было пущено второе тело. Тогда

Столкновение тел происходит в тот момент, когда координаты тел совпадут. Так что нам осталось приравнять x₁=x₂, найти t, затем подставить его в любое из двух уравнений и найти искомую высоту.

Приравнивание x₁=x₂ сразу дает t = τ/2, а подстановка в любое из уравнений дает ответ h₁ = 3/4 h.

Задачи на физический смысл и применимость законов.

Часто бывает, что некоторые законы не всегда выполняются, для их применения требуется соблюдение некоторых условий. Эти условия сообщаются учащимся мимоходом, и зачастую школьники их забывают, редко запоминая формулу. Задачи на применимость законов являются проверкой того, на сколько успешно ученик изучает абсолютно каждый раздел из предмета, а также способность применить их к реальным задачам на практике. Зачастую эти задачи формулируются как «парадокс», а задачей школьника является его распутывание.

Задачи, в которых почти ничего не дано.

Зачастую на олимпиадных соревнованиях встречаются задачи, в которых, с первого взгляда, ничего не дано, но при это необходимо что-либо найти. Подобные задачи способны легко поставить школьника в тупик.

Метод решения подобных задач является банально стандартным, необходимо научиться преодолевать «страх перед неизвестным». Это означает, что в начале требуется ввести все параметры. Хоть они и не даны, но они легко выводятся из заданных условий или же ситуаций в задаче. В конце решения практически во всех случаях выясняется то, что все неизвестные величины сокращаются.

Подобные задачи «красивы» так как заключают в себе неочевидную симметрию системы: ответ не является зависимым относительно частного выбора параметров, а это означает, что он годится для целого класс систем. Разработка подобных заданий является хорошей проверкой знаний для преподавателя физики, так как он должен уметь чувствовать, а также увидеть систему, имеющую скрытую симметрию.

Задачи, требующие почувствовать явление целиком.

В подобных заданиях речь идет о каком-либо нестандартном явлении. Для решения этих задач необходимо представить в деталях, что и как происходит в заданном процессе или явлении, а также, что для задачи является существенным, а что нет. При решении задачи пошагово, решение становится очень объемным, что влечет за собой допущение ошибки или же просто потерю хода мысли решения. Единого способа решения подобных задач не существует, это приходит к каждому индивидуально в качестве результата широкого кругозора и решения огромного множества задач.

Список литературы:

1. Габышев Д.Н. Искусство составлять задачи и немного об их решении: учебное пособие. — Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2012. — 68 с. 
2. Программы общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия / Сост. Дик Ю.И., Коровин В.А. - М.: Просвещение, 2000,-287с.
3. Ерофеева Г. В., Толмачева Н. Д., Тюрин Ю. И., Чернов И. П. Фундаментальность образования – основа его качества // Репутация и качество. 2008. № 11. С. 68–70.