Графический способ представления информации очень нагляден и емок по содержанию. Поэтому в курсе физики средней школы работе с графиками уделяется определенное внимание. Для решения многих физических задач просто необходимо вначале начертить график, а затем только дописать данные в “дано” и приступить к решению поставленной задачи. Сделать эту работу более интересной для учащихся мне помогают специально составленные задачи, в которых описываются ситуации из жизни, фантастических фильмов, приключенческих романов, компьютерных игр и т.п.; в эти ситуации графики как бы вмонтированы. Один из основных этапов решения каждой такой задачи - добывание информации из графиков. Задачи, как правило, комплексные, и я их использую на этапе отработки знаний или закрепления материала. Приведу в качестве примера некоторые из них:
ЗАДАЧА. Сколько энергии необходимо для испарения 1 кг льда находящегося при температуре -200 С?
Для решения поставленной задачи я использую следующую методику. В первую очередь, построение графика с полным описанием всех процессов <РИС 1>, а затем только запись всех известных данных в “ДАНО”.
ДАНО:
mл = mв = 1 кг
t1 = -20 0C
t2 = 0 0C
t3 = 100 0C
После этого приступаем к написанию формул, используя график. Из графика учащимся видно, что всего будет 4 процесса.
ДАНО:
mл = mв = 1 кг Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
t1 = -20 0C Q1 = Cлm(t2 – t1) “энергия необходимая для нагревания льда”
t2 = 0 0C Q2 = 
m
“энергия необходимая для плавления льда”
t3 = 100 0C Q3 = Cвm(t3 – t2) “энергия необходимая для нагревания воды”
Q4 = Lm “энергия необходимая испарения воды”.
Из написанных формул теперь видно,
какие данные являются недостающими в “ДАНО”. В
таблицах учебника находим эти данные для Сл,
, Св, L и приступаем к
дальнейшему решению задачи.
Из данного примера мы видим, какую наглядную и важную роль играет график в решении данной задачи.
ЗАДАЧА. По графику < Рис 2 > составить и решить задачу, при условии, что масса воды равна 10 кг.
При решении данной задачи ученик должен:
- указать количество происходящих процессов;
- указать температуры происходящих процессов и последовательное их обозначение;
- указать скорость происходящего процесса по отношению к другим процессам;
- указать, что происходит с внутренней энергией в данном процессе;
- указать, где тепловой процесс идет с выделением или поглощением тепловой энергии;
- записать формулы всех тепловых процессов;
- записать “дано”.
Данное использование графика дает возможность рассматривать не только прямые, но и обратные процессы в ходе решения одной задачи.
ЗАДАЧА. По графику < Рис 3 > составить и решить задачу для льда массой 2 кг.
При решении данной задачи ученик должен поступать так же, как и в предыдущей задаче. Однако он видит, что участок графика EF ранее в задачах не обнаруживался и выходит за пределы изучения материала 8 класса. После того как возникнет проблема, я предоставляю учащимся возможность назвать этот процесс и объяснить по каким факторам решение задачи на участке EF не возможно. После всего этого учащиеся составляют условие и решают задачу на участке AE.
Данное использование графика дает возможность не только развивать творческое мышление учащихся, но и объяснять природные процессы, выходящие за приделы изучения школьного материала. А это, пожалуй, важнее, чем добиваться слепого исполнения алгоритма при решении физических задач.
В качестве домашнего задания я предоставляю учащимся составить графические задачи на отдельных листах определенного формата. Учащиеся получает оценку за составленный график-задачу и её решение. Я в дальнейшем использую эти графики как раздаточный материал.
Если к интригующему условию задачи добавить не менее интригующий график-карту, то интерес к решению задачи у учащихся резко возрастет.
Например:
ЗАДАЧА. В начале ВОВ вражеские войска интенсивно бомбардировали наши города. Зенитчикам приходилось с трудом отбивать натиски вражеской авиации. К тому же дело усложнялось, если видеть вражеские самолеты мешали облака. По графику < Рис 4 > падения бомбы определить примерное расположение вражеского самолета, его скорость.
При решении данной задачи идет повторение сразу нескольких тем: движение тела брошенного горизонтально, свободное падение тел, равномерное движение. Для этого я предлагаю учащимся описать движение проекции тела вдоль осей h, S. После этого учащиеся в большинстве случаев могут определить примерное положение вражеского самолета и его скорости.
v
x = S / t,где t = 
= 17,32 c,
а S = 1600 м – 100 м = 1500 м.
следовательно, vx = 86,6 м/с = 312 км/ч.
ЗАДАЧА. Как уничтожить неприятельский самолет < Рис 5 > созданный по технологии “Стеллс” и невидимый на радарах, если с помощью того же радара можно зафиксировать участок траектории бомбы и её время падения равное 31 с.
Скорость самолета v
равна горизонтальной составляющей скорости
снаряда vx:
последняя- величина постоянная; значит, ее можно
найти по формуле vx
= S /
t. Для этого определим S и t.
Из графика видно, что траектория движения снаряда проходит через точки с координатами:
х1 = 0,4 км, у1 = 0,6 км и х2 = 0,8 км, у2 = 0. Если за S принять путь по горизонтали между этими точками (S = х2 - х1), а время, затраченное на полет, принять за ?t, то можно определить ?x. Время полета ?t = t2 - t1, где t2 — время, прошедшее от начала падения снаряда до момента прохождения им второй точки, t1 — время, прошедшее от начала падения снаряда до момента пролета им первой точки. Время t2 равно полному времени падения снаряда, т.е. t2 = 31 с;
t1 найдем из уравнения
у1 = h – gt12/2,
откуда
t1= 
; t = 
29 c.
Итак , t = t2 - t1; t
= 31 с- 29 с = 2 с.
Тогда vx = S / t;
vx = (x2 - x1) /t;
vx = 
= 200 м/с.
Графические задачи в большом количестве могут использоваться при изучении электричества. Такой вид задач дает более глубокое изучение материала, а так же лучшее его усвоение.
Задача: С помощью графика зависимости силы тока от сопротивления < Рис 6 > построить график зависимости напряжения от времени.
Ответ: Рис 7
На обобщающем уроке по теме “Электрический ток” можно предложить учащимся решить задачу “Таинственный” график.
Задача: “Таинственный” график. На осях I и U построить график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах, если сопротивление проводника равно 20 Ом, и прочитать слово, через буквы которого пройдет график.
Графический метод изучения можно
использовать не только при решении задач, но и
более углубленного объяснения нового материала.
Например: для изучения Архимедовой силы FA=
gV.
Из формулы видно, что между FA и V существует прямо пропорциональная зависимость. Следовательно, учащимся можно предложить построить график зависимости Архимедовой силы от объёма погруженной части тела. Для этого я использую простейшую установку, состоящую из динамометра, металлического цилиндра, стеклянного лабораторного стакана с водой < Рис 9 >. На грузике предварительно необходимо нанести деления символизирующие единицу объема или высоты < Рис 10 >. По мере постепенного погружения металлического цилиндра динамометр показывает уменьшение веса тела, т. е. увеличение Архимедовой силы. Используя полученные экспериментальные данные, учащимся предлагается построить график зависимости Архимедовой силы от объема погруженной части тела.
Из графика < Рис 12 > видно, что когда цилиндр погружен в жидкость целиком, архимедова сила принимает максимальное значение. И при дальнейшем погружении тела Архимедова сила остается постоянной, равной максимальному значению. Из опыта и построенного графика учащимся предлагается сделать вывод.
ВЫВОД: при погружении тела в жидкость Архимедова сила не остается постоянной, она изменяется (увеличивается от 0 до максимального значения F4) по мере погружения тела (? и g в данном случае постоянные величины).
Изменив жидкость, в которую погружается металлический цилиндр, учащимся легко показать зависимость Архимедовой силы от плотности жидкости. Если в качестве другой жидкости использовать жидкость с меньшей плотностью (например: спирт (?сп=800 кг/м3)), то вид графика не изменится, однако значение максимальной Архимедовой силы будет иным < Рис 13 >.
Из полученного графика учащиеся делают вывод.
ВЫВОД: Архимедова сила зависит от плотности жидкости. Чем больше плотность жидкости, тем больше Архимедова сила.
Из полученных выводов учащиеся наглядно убеждаются в зависимости Архимедовой силы от плотности жидкости и объёма погруженной части тела. Особенно важно второе, так как об этом не все учащиеся помнят при решении задач, когда указывается весь объём тела и высота погруженной части тела.
Задача: Определить показание динамометра, если алюминиевый цилиндр объёмом 100 см3 погружают в воду наполовину.
При решении данной задачи первый вывод, который, при необходимости, напоминает учитель, дает понять, что для нахождения архимедовой силы ученик должен взять объём только погруженной части алюминиевого тела (50 см3). А для нахождения веса тела в воздухе весь объем (100 см3).
FA = 1000 кг/м3* 9,8 Н/кг*0,00005 м3 
0.5Н,
P = FT = 2700 кг/м3*9,8 Н/кг*0,0001 м3 
2,7 Н.
В обоих расчетах g принимается за 10 Н/кг.
Тогда показание динамометра F = FT – FA = 2.7 Н – 0,5 Н = 2,2 Н.
Нет ничего важнее в преподавании, чем вовремя произведенное закрепление пройденного материала. На примере данной задачи можно хорошо закрепить выше изложенный материал.
Зная о зависимости Архимедовой силы от объема (высоты) погруженной части тела, можно графически исследовать условие плавания тел.
После выполнения лабораторной работы №8 “Выяснение условия плавания тела в жидкости” (7 кл.), по полученным учащимися данным в лабораторной работе, дается домашнее задание на построение графика поведения тела в зависимости от силы тяжести и Архимедовой силы.
На следующем уроке, при проверке домашнего задания, рассматривается несколько самых лучших работ, и затем я проецирует свой график < Рис 14 >.
Давая возможность учащимся описать данные графики, я извлекаю следующие цели:
- опрашиваю домашнее задание;
- даю возможность учащимся выразить свои мысли, правильно используя физические термины и понятия;
- с помощью графика ещё раз показать, что когда тело будет плавать на поверхности жидкости, то тело будет погружено не полностью, а частично. Объём этой части тела на графике обозначен как VП.
После объяснения графиков плавания тел можно смело переходить к новой теме “Плавание судов”.
Из всего выше изложенного материала видно, какую большую роль, в преподавании физики, играет графический способ. Графический способ представления информации очень нагляден и емок по содержанию и дает возможность лучшего усвоение излагаемого материала. Его наглядность дает возможность учащимся устанавливать закономерность тех или иных физических явлений. Делать выводы и подводить их под закон. Графическое представление информации дает возможность моделирования физических явлений. В этом и заключается принцип дополнительности и неотъемленности графических представлений информации на современном уроке.
Литература