Общие рекомендации по решению задач по физике

(В этом разделе мы планируем размещать советы и рекомендации для школьников, которые хотят научиться решать задачи по физике. Поэтому если у вас есть вопросы общетеоретического характера, если вы хотели бы что-то уточнить, смело спрашивайте в комментариях. При необходимости мы напишем еще статью, и не одну.) 

Следует помнить, что задачи по физике в моделях отражают физическую реальность окружающего мира. Приступая к решению очередной задачи, пусть даже самой простой, попытайтесь распознать явление, представить его мысленно, обсудить его протекание (если есть с кем), а уж затем приступать к поиску ответа на поставленный вопрос задачи. 

Если Вам трудно представить себе, как протекает физическое явление, попробуйте посмотреть интерактивные модели по физике. Это flash-анимация, которая помогает глубже понять суть явления и смоделировать его при разных условиях. 

Оформлять задачу можно традиционно: 

краткая запись условия, где необходимо отразить не только данные числовые значения, но и все дополнительные условия, которые следуют из текста задачи (хотя, это не всегда очевидно, а возникает по ходу решения). Неизменность или кратность каких-либо параметров, их граничные значения, условия, которые определяются физическим содержанием задачи (например, отсутствие трения, постоянство ускорения и т. п.). 

оформление задачи рисунком: сделать к задаче рисунок, на котором отображается ситуация описанная в задаче, нанести все данные условия задачи, и сформулировать вопрос задачи. 

Рисунок особенно необходим, если используемые уравнения заданы в векторной форме. В этом случае надо нарисовать систему координат, относительно которой следует записать векторное уравнение в проекциях. Рисунок в большинстве случаев сильно облегчает процесс решения любой задачи, не только по физике. 

Рисунок также необходим, если тело движется или находится под углом.

Очень важно правильно поставить вопрос к задаче. Возможны следующие варианты:

вопрос задачи сформулирован четко и понятно, например, найти значение какого-либо параметра (при постановке такого вопроса трудностей не возникает); 

на сколько или во сколько одна величина отличается от другой. Здесь надо найти разность двух значений одного параметра (скорости, силы и т. д.) или найти отношение физических величин. 

Пример: НА СКОЛЬКО увеличилась скорость? Изменение скорости = конечная скорость минус начальная: ΔV = V − Vo. 


Реже вопрос может быть сформулирован иначе: НА СКОЛЬКО начальная скорость тела превышала конечную? В этом случае: ΔV = Vo − V. 

Будьте внимательны! 

Другой пример: ВО СКОЛЬКО раз уменьшилась масса тела? Надо узнать: 

m/mo. 

если стоит вопрос: «Как изменился какой-либо параметр?», то нужно самому выбрать НА СКОЛЬКО или ВО СКОЛЬКО (во сколько раз.. ?) в зависимости от данных задачи. Если изменение относительно небольшое, выбирайте на сколько. Если параметр может отличаться в несколько раз, лучше выбрать во сколько раз. 

В ответе на вопрос «Как изменилась скорость.. ?» всегда вычитают из конечного значения начальное: V − Vo, 

или делят конечную скорость на начальную: V/Vo. 

При этом если скорость увеличивалась, то: ΔV > 0 и V/Vo > 1. 

Если же она уменьшалась, то: ΔV < 0 и V/Vo < 1. 


Практический вывод: если скорость увеличилась, а вы получили ΔV < 0, хорошенько задумайтесь. И наоборот. 

Надо проверить, все ли заданные величины в задаче находятся в одной системе единиц (СИ, СГС и других). Если величины даны в разных системах, их следует выразить в единицах системы, принятой Вами для решения. Предпочтение отдается системе СИ, но не всегда. 

Итак, условие задачи оформлено, теперь можно приступать к решению задачи. 

Обдумываем физическое содержание задачи, выясняем, к какому разделу она относится, и какие законы в ней надо использовать. Задачи могут быть комбинированные, решение их требует использования законов нескольких разделов физики. В задачах механики обычно первый вопрос, который надо поставить перед собой: каков характер движения? 

Далее следует записать формулы, соответствующие используемым в задаче законам, не следует сразу искать неизвестную величину; надо посмотреть, все ли параметры в формуле известны. Если число неизвестных больше числа уравнений, надо добавить уравнения, следующие из условия и рисунка. Общий принцип: сколько сколько неизвестных, столько должно быть и формул. Далее останется только решить систему уравнений, то есть свести задачу от физической к математической. 

Пример подобной задачи:

Наблюдатель, стоящий на платформе, определил, что первый вагон электропоезда прошёл мимо него в течение 4 с, а второй — в течение 5 с. После этого передний край поезда остановился на расстоянии 75 м от наблюдателя. Считая движение поезда равнозамедленным, определить его ускорение. 

Эта задача (в несколько ином виде) была размещена в разделе Решаем вместе. Решается она путем составления системы из 3 уравнений. Попробуйте решить ее самостоятельно, если не сможете — ищите решение на нашем портале. 

Распространенная ошибка: неполное понимание смысла параметров в формуле. Школьники вполне могут решить задачу по физике, но зачастую путаются в своих обозначениях. 

Пример реальной задачи, которая оказалась сложной для 10-классницы:

Спортсмен пробежал 100 метров за 10 секунд, из которых 2 секунды он потратил на разгон. Остальное время он двигался равномерно. Чему равна его скорость равномерного движения? 

Проблема с решением здесь возникла потому, что школьница запуталась в своих обозначениях: 10 с, 2 с, 8 с. Если не продумать обозначения, над этой простой задачей можно просидеть не один час. Кстати, задача имеет 2 способа решения: аналитический (формулой) и графический. 

Решение задачи чаще всего следует выполнять в общем виде, то есть в буквенных обозначениях.

Решение «по действиям» может не получиться, так как некоторые неизвестные побочные параметры могут сократиться лишь при решении до конца в общем виде. 

Еще одна из причин общего (буквенного решения) состоит в том, что при решении по действиям возникает погрешность конечного результата, что, особенно в тестах, может сослужить плохую службу. И решил задачу, а ответ выбрал неверный. Поэтому не надо бояться вводить параметры, не фигурирующие в условии задачи. Если же преобразования очень громоздки, то можно произвести промежуточные числовые расчеты, при этом стараться уходить от округлений, а оставлять в дробях, таким образом, удастся избежать погрешностей. 

Получив решение в общем виде, нужно проверить размерность полученной величины. Для этого в формулу подставить не числа, а размерности входящих в нее величин. Ответ должен соответствовать размерности искомой величины, это гарантия правильного решения задачи. После проверки формулы на размерность следует подставить численные значения входящих в нее величин и произвести расчет. 

Пример проверки размерности. Решая задачу, где спрашивалось про силы натяжения нити (измеряется в Н), мы получили такой ответ: T = mwo2Ro4 . 
 R3 


Подставим размерности входящих величин (m: кг, R: м, w: c−1 = 1/c): T = кг•м4 = кг•м . 
м3•с2 c2 


Действительно, получили размерность силы. Может возникнуть вопрос: а если я не помню размерности w и F? Выход есть, но проверка немного усложняется. Вспомните основные формулы: w = 2πν, где ν — количество полных оборотов в секунду, поэтому размерности w и ν совпадают. Вторая формула: F = ma, написав входящие в нее размерности, вы увидите, что 1 Н = 1 кг•м/с2. Что и требовалось доказать. 

Проверять размерность следует после длинных сложных преобразований, где легко ошибиться. По разным размерностям вы быстро увидите неправильный ответ, но (учтите!) совпадение размерностей не гарантирует, что задача решена правильно. 

Далее нужно проанализировать и сформулировать ответ. Если спрашивалось «как изменилось...», то нужно указать и направление изменения (увеличилось, уменьшилось, замедлилось и т.д.)

Вот, собственно и все, задача решена. Успехов! 

P.S. Мы советуем регулярно решать задачи по физике. Спортсмены, готовясь к соревнованиям, занимаются по несколько раз в день. Начните решать задачи ежедневно и через некоторое время вы почувствуете, что каждую последующую задачу Вы можете решить быстрее и с меньшими усилиями. Вы научитесь их "видеть" изнутри даже без рисунка. Но этот навык нарабатывается только регулярными тренировками. Умение быстро решать задачи пригодится не только при сдаче экзаменационных тестов, но и при учебе в ВУЗе. Проверено. Поэтому: ни дня без решенной задачи!