Fizikadan masalalar

Оъзбекистон Республикаси

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI

FARG’ONA DAVLAT UNIVERSITETI


FIZIKA bakalavr
yo’nalishi uchun

FIZIKADAN MASALALAR
EChISh USLUBIYoTI
fanidan

MA’RUZA MATNI
FARRG’ONA - 2010 y
Tuzuvchi : p.f.n., dotsent Yoqubova Sh.Q.
Taqrizchi : f.-m.f.d. prof. Qoraboev M.
Ma’ruza matni «Fizika» kafedrasining 2010 yil avgust oyidagi yig’ilishida ma’qullangan va koo’paytirishga tavsiya etilgan.

Kafedra mudiri : R.Ya.Rasulov

Mavzu - 1 : FIZIK MASALALAR EChIShNING MAKSADI VA AXAMIYaTI. MASALALAR EChISh VA UNING KLASSIFIKATsIYaLARI. FIZIKADAN MASALALAR EChISh USLUBI. MASALALAR EChISh BOSKIChLARI.
Reja :

1. Kirish.
   

2. Masala - echishning tarbiyaviy axamiyati.
   

3. Masala echishning asosiy maksadi.

   
   

4. Masalalar echishning klassifikatsiyalari.

   
   

5. Masala tushunchasi.

   
   

6. Masala echish tushunchasi

   
   

7. Masala echish jarayonining boskichlari.

   
   

8. Masala echishga namunalar.

   
   

Fizikadan masalalar echishda doimiy foydalanish. Masalalarni va uzlashtirishning asosiy fanini urganish va uzlashtirishning asosiy mezonidir. Masalalar echish jarayonida ukuvchilar tabiat, texnika va turmushdagi turli fizik xodisalarni taxlil kilishda uz bilimlarini kullash uchun bilim va malaka xosil kilaoladilar, jumladan : chizmalar, rasmlar, grafiklar chizish, xisoblashlarni bajarish, ma’lumotnomadan foydalanish, eksperimental masalalarni echishda asbob-uskunalardan foydalanish uchun bilim va malakalar xosil kiladilar.

Masalalar echishni urganish ukuvchilarning akliy rivojlanishiga imkon beradi, mantikiy tafakkur, xotira, dikkat va idrokning usishiga yordam beradi.
Masala echish - noma’lum fizik kattalikni masala shartida berilgan kattaliklar orkali ifodalangan ishchi formulani chikarib, masala shartida berilgan kattaliklarning son kiymatlarini urniga kuyib xisoblashdan iborat.
Xar kanday masalani echishdan oldin urta maktab uchun tavsiya etilgan darslikdan yoki kullanmalardan tegishli paragraflarni ukish, asosiy konun-koida va formulalarni urganish shart.
Zarur bulgan nazariy va amaliy bilimni olgach, kitobda izoxli echimi keltirilgan masalalar bilan mufassal tanishib chikish lozim. Shundan keyin mustakil echishga tavsiya kilingan masalalarni echishga kirishiladi.
Ukuvchilar masalalarni fakat sistmatik ravishda echganlaridagina ularda ijodiy mustakillikni rivojlantirish xamda ularni ratsio-nalizatorlikka va mexnat ishlab chikarishni yuksaltirish yullarini ijodiy izlashga tayyorlash mumkin.
Masalalar echish ukuvchilarning umumiy akliy rivojlantirishlarida muxim axamiyatga egadirlar.
Ukuvchilar fizikadan masalalar echish jarayonida tabiat asosida yotgan fundamental konunlar bilan chukurrok tanishadilar, turli xodi-salarni ilmiy tekshirishning uslublarini egallaydilar.
Masala echishning axamiyati shundaki, bunda ukuvchilarda mexnatsevarlik, izchillik, uz erkini kulga olish va maksadga intilishi kabi xususiyatlar shakllanib boradi.
Fizik masalalar echishdan asosiy maksad : a) fizik konun va koidalarni uzlashtirish: b) ulardan tugri foydalanish ; v) fizik kattaliklar orasidagi uzaro boglanishni urganish ; g) asosiy formulalarni esda saklab kolishi ; d) fizik konun xolda va xodisalarni tobora rivojlanib borayotgan xozirgi zamon fan va texnikasiga, kundalik xayotga tugri tatbik eta bilishni urgatishdir.
Fizikadan ukuv masalasi fizik konun va uslublar asosida ukuv-chilardan fikrlashni va amaliy faoliyatni talab kiladi. Bunday masalalarni echishda, fizikadan bilimlarni egallashda, ularni amalda kullanshi ukuvini xosil kilishga va fikrlashni rivojlantirishga asosiy e’tibor beriladi.
Fizika masalalarini echish uslubiyotining nazariyasiga asosan fizika masalalari turlicha klassifikatsiyalanadi. Bunday masalalar kuyidagi turlarga ajratiradi :

• tadkikot masalasi ;

  
  

• shartlarni kayta tiklash masalasi ;

  
  

• bilimlarni kayta tiklash masalasi ;

  
  

• konstruktorlik ya’ni ijodiy masala .

  
  

Fizikadan barcha ukuv masalalari masalaning mazmuniga, talab xarakteriga, shartining berilishiga va echish usuliga xamda maksadiga karab klassifikatsiyalanadi. Bunda kuyilagi metodik terminlar kiritiladi : tekstli xisoblash, eksperimental, mantikiy, grafik ijodiy masalalari, muammoli masala. Mana shulardan ixtiyoriy biri fizikaning mexanikadan tartib atom va yadro fizikagacha bulgan xar kanda bulimida politexnik, iktisodiy, tarixiy va boshka mazmunlarda bulishi mumkin. Masalalalrni echish usuliga karab, sifat va xisoblash masalalariga ajratiladi. Fizikadan masala echish usuli deganda masala echish jarayonini amalga oshirish uchun kullaniladigan konuniyat apparat tushuniladi. Masala echishda bunday apparat mantikiy fikr yuritish, turli matematik uzgartirishlardan foydalanish va fizik eksperimentlar utkazishdir.

Shunday kilib, fizikadan masalalar echishda mantikiy matematik va eksperimental usullardan foydalaniladi. Matematik usul matematikaning kaysi bulimidan foydalanilayotganiga karab kuyidagi bir necha turga bulinadi : arifmetik, algebraik, geometrik va grafik usullar, mantikiy usul masalada berilgan xolatni tushunigna va masalada berilgan xolatni tushunishga va masalani sifat jixatdan echishga imkon beradi.
Fizik masalani echish jarayonida matematik usullardan anik birortasidan foydalanish fizik kattaliklar orasida mavjud analiz kilishga imkon beradi.
Eksperimental usul yordamida fizik kattaliklar va xodisalar orasidagi boglanishni tajribada aniklash xamda boshka usullar olingan natijalarni tekshirish mumkin. Masala echishning eksperimental usuli fizik uslublar bilan tabiat xodisalarini bilishning maxsus yuli xisoblanadi.
Masalalarni bunday klassifikatsiyalash masalaning yaxlit ta’rifining kiritishga va ukuvchilarda masala echishning umumlashgan ukuvchini muvofiklashtirishga imkon beradi.
Ayrim turdagi masalalarni echish usulbiyotini ishlab chikish bilan masala echish uslubiyoti takomillashib boradi. Bu birinchi navbatda xisoblash, grafik va eksperimental masalalarga tegishlidir. Bunda turli algoritmlardan foydal nishga e’tibor berish kerak. Ukuv masalalarini echishga algoritmik yondoshosh amallarni echishda bajariladigan amallar sistemasini ishalb chikishga xamda yangi algoritmlar tuzish tugrisidagi savolni echishga imkon beradi.
Yangi dasturga utish munosabati bilan urta maktab fizika kursining ilmiy-nazariy darajasi yukori kutarilgan. Shuning uchun masala echishga katta e’tibor berila boshlandi. Bu esa masala echish koidalarini va algoritmik yozuvlarni bajarish sxemalarini yaratish zarurligini talab kiladi.
Fizikadan masalalar echishda predmetlararo alokadorlikdan foydalanish xam axamiyatga egadir.
Fizika va matematika kurslarining boglanishini aloxida ajratish kerak, chunki matematikaning axamiyati ilmiy uslub sifatida fizika fan masalalar echishda juda keng va sezilarli aks etadi : fizika konunlari matematika formulalari bilan ifodalanadi, fizika konunlaridan xulosalar chikarishda, fizikaning ba’zi xollarini isbot kilishda foydalaniladi.
VII sinfdayok sonlarning K 10 ⁿ ( bu erda 0 < k < 9 < n > 0) kurinishda yozilishidan foydalanish ( bunday yozish jismlarning xajm birligidagi molekulalarning soni, yokilgining yonish issikligi, moddalarning erish issikligi va boshkalar uchun foydalaniladi), fizikadan masalalar echishda tatbikiy xisoblash koidasini bajarish kerak.
Ukuvchilar funktsiyalar va ularning grafiklari, formulalar kurinishlarini uzgartirish tugrisidagi bilimlariga asoslanish kerak. Matematika kursida jarayonlarni grafik tasvirlash tushunchasi urganilgan, fizik kattaliklarning uzgarish grafiklariga misollar karalgan. Ukuvchilar uq kx, uqxG’k, uqlx² kurinishdagi funktsiyalarining grafiklarini chizishni biladilar. Shuning uchun fizika darslarida “Xarakat va kuchlar” mavzusini urganishda bu materialni fakat takrorlash va grafiklarni chizish buyicha masalalar echish uchun ukuvchilar bilimidan foydalanish zarur.
Fizika kursida ximiyadan molekulada atomlarning uzaro ta’sir energiyasi, fizik va ximiyaviy xodisalarning ta’rifi, uglerodning kislorod bilan birikish reaktsiyasi, xakidagi bilimlardan foydalanish mumkin. Metallarda va elektrolit eritmalarida elektr tokiniurgancha ukuvchilar ximiyaviy elementlarining belgilarini, ximiyaviy formulalari va tenglamalarni yoza oladilar, parchalanish reaktsiyalari xakida biladilar. D.I.Mendeleev davriy sistemasidan foydalanib, kator, argon, brom, tseziy va oltin atomlari yadrolarida kancha neytron va kancha proton bor ekanligi aniklay oladilar. Ukuvchilar insoniyat kosmosni uzlashtirishdagi yutuklari munosabati bilan astronomik bilimlarga katta kizikish bildirdilar.
Yulduzlarning sutkalik va yillik xarakatlarini ma’lum maksad asosida uzok vakt kuzatishlarga, planetalarning xarakatlarini, tutilishlarning utishi, oyning fazalarni kuzatishga misollar keltirish mumkin. Masofa va tezliklarga doir keltiriladigan misollar kizikarlidir. Kuyosh atrofida Er 300000 mG’s tezlik bilan xarakat kiladi ; bizning Kuyosh sistemamiz esa galaktika markazi atrofida 275 000 mG’s tezlik bilan aylanadi. Bu ma’lumotlardan masalalar echishda foydalanish mumkin.
Ukituvchi darsga tayyorlanishida uz oldigan boshka predmet kurslaridan masala echishda foydalanishni unutmasligi kerak, uning vazifasi - fizikadan dastur materialini tula va chukur uzlashtirish uchun, eng kam vakt sarf etib, boshka predmet darslarida olingan bilimlardan foydalanishdir.
1. Masalalar echish - ilmiy bilimlar va tushunchalar sistemasini egallash vositalaridan biridir. Bilim va amaliy xarakterdagi ukuv va malakalarni egallashda masalalar echish jarayonining roli juda kattadir.
"Masala" tushunchasining ma’nosi juda xilma-xildir. Shulardan ayrimlari kuyidagilardan iborat :

• erishilishi kerak bulgan maksad ;

  
  

• topshirik;

  
  

• ma’lum bilim va fikrlar asosida echishni talab kiladigan savol ;

  
  

• ukitishning va bilim xamda amaliy ukuvlarni tekshirish usullaridan biri ;

  
  

Masalalar amaliy va ukuv masalalariga ajraladi. Ukuv masalalari ukuv faoliyatining asosini tashkil kiladi. Amaliy masalalar amalga oshirilganda esa masala echish jarayoni katnashadi, chunki u bevosita natija, ya’ni maxsulot bulib xisoblanadi.

Ukuv jarayonida fizik masala deb, odatda unchalik katta bulmagan biror konkret muammoga aytiladi. Bunday masalalar mantikiy fikr yuritish, matematik amallarni bajarishni va fizikaning konunlaridan xamda uslublaridan foydalanib, eksperiment utkazish asosida echiladi.
2. "Masalani echish" deyilganda, biror konkret masalani echishni taxlil kilish va echio’ning asosiy boskichlarini ajratish jarayonida ayrim usullarni ishlab chikish tushuniladi.
3. Masala echish jarayonining boskichlari kuyidagilardan iborat:

1. Masala shartini ukish.

   
   

2. Masalaning fizik moxiyatini aniklash va masala shartida karalayotgan xodisani yoki jism xolatini yakkol tasavvur kilish maksadida masala mazmunini taxlil kilish.

   
   

3. Yukoridagi boskichda karalgan masala mazmunini yanada tularok ochish uchun kushimcha chizma, sxema yoki sxematik rasmlar chizish.

   
   

4. Masala shartini kiskacha yozish.

   
   

5. Berilgan masalaga tegishli fizik tushunchalarni va konunlarni aniklash.

   
   

6. Berilgan va kidirilayotgan fizikkattaliklarni boglaydigan konunlarni aniklash va ularning formulalarini yozish.

   
   

7. Tenglamalar sistemasini tuzish va uni izlanayotgan fizik kattalikka nisbatan umumiy kurinishdi echish, ya’ni "ishchi formula" ni keltirib chikarish. Bunda tenglamalar sistemasini echishga kirishishdan avval matematik printsipga tula rioya kilish, ya’ni vektor tenglamalardan skalyar tenglamalarga utish va noma’lumlar soni bilan tenglamalar sonini solishtirish kerak.

   
   

8. Fizik kattaliklarning kiymatlarini SI birliklariga utkazish.

   
   

9. Masala shartidagi fizik kattaliklarning kiymatlarini birliklari bilan birgalikda masalaning umumiy kurinishidagi echimiga kuyish.

   
   

10. Fizik kattaliklarning birliklari yoki ulchamlari orkali masala echimining tugriligini tekshirish.

    
    

11. Izlanayotgan fizik kattalikni xisoblash. Xisoblashlarni tezlashtirish maksadida logarifmik lineyka va kalg’kulyatorlardan foydalanish.

    
    

12. Olingan javobni taxlil kilish, masala shartidagi soddalashtirishlarning javobga ta’sirini baxolash, javobning ishonchli va real ekanligini aniklash.

    
    

13. Berilgan masalani echishning boshka mumkin bulgan usullarini karash va ulardan eng ratsional usulini tanlash.

    
    

Masala echish jarayonida ukuvchilar xar bir boskichda kuyidagilarni bajarishlari kerak :

Birinchi boskichda ukuvchi masala shartini ukishda masalaning mazmunini yuzaki tushunib oladi va uzida fizik xodisa xakida fikran tasavvur xosil kiladi.
Ikkinchi va uchinchi boskichda masalaning mazmunini tularok tasavvur kilish uchun masalani chizma yoki sxemaga karab, kaytadan sekinrok ukib chikadi.
Turtinchi boskichda masalani muvaffakiyatli echish uchun masala shartida berilgan ma’lum fizik kattaliklarni aniklaydi. Bu kattaliklarni yozish davomida ukuvchi masala shartini uchinchi marta ukiydi, bunda suz va iboralar yoki gapning mazmuni bilan berilgan fizik kattaliklarni aniklaydi. Bunday kattaliklar fizik doimiylar jadval ma’lumotlari va biror xodisaning shartlari bulishi mumkin.
Masalaning shartini kiskacha, kator yoki ustun kurinishida yozish mumkin. Masala sharti kiskacha yozilganda barcha berilgan fizik kattaliklarni ularning xarfiy belgilari orkaliYu son kiymatlari esa tegishli birliklari bilan birga yoziladi. Bitta fizik kattalikning bir necha kiymati katnashayotgan bulsa, xarfiy belgi ostiga indeks kiritiladi.
Masala shartini ustuncha yozish tartibi kogoz betining chap tarafiga masala shartida bevosita berilgan chap tarafiga kattaliklar, keyin esa jadval ma’lumotlar yoziladi, chizik chizib, ostiga masalaning savoli yukoridagidek kiskartirib yoziladi. Agar masala echish jarayoni davomida boshka kushimcha ma’lumotlar zarur bulib kolsa, ular ustunning davomiga, ya’ni savoldan keyin yozilishi mumkin, chizikdan yukoridagi yozuvlarni zichlashtirish tavsiya etilmaydi. Ustun kilib yozilgan masala shartini vektikal chizik bilan ajratib, fizik kattaliklarning birliklarini tegishlicha SI birliklariga utkazishga joy koldirib, ung tarafga masalaga tegishli rasm chiziladi. Masala shartini bunday yozishni rejalashtirish ixcham va ratsional xisoblanadi.
Beshinchi va oltinchi boskichda ukuvchi masalada karalayotgan xodisani tavsiflovchi fizik konuni masalaning mazmunidek aniklaydi, izlanayotgan fizik kattalik katnashgan konun yoki formula yozilishi kerak.
U vaktda bu ifodaga masala shartida berilmagan boshka ifodacha mamala shartida berilmagan boshka kattaliklar uchun navbatdagi konunlarni yozish talab kilinadi. Ketma-ket yozilgan konunlarning eng oxirgisi masala shartidagi fizik kattaliklar orkali yozilgan bulishi kerak. Shunday kilib, formulalar bilan yozilgan fizik konunlarning bu sistemasi n ta noma’lum tenglamalar sistemasini tashkil kiladi.
Tuzilgan tenglamalardagi fizik kattaliklar vektor kattaliklar bulsa, u vaktda tenglamalarni skalyar kurinishiga keltirish lozim. Buning uchun koordinatalar uslubidan foydalaniladi, ya’ni tenglamalar vektor kattaliklarning x va u uklaridagi proektsiyalari uchun yoziladi.
Ettinchi boskichda yukoridagi xosil bulgan tenglamalar sistemasi fakat izlanayotgan fizik kattalikka nisbatan cheiladi. Bunda matematik jixatdan ratsional bulgan arifmetik, algebraik, geometrik, vektor va grafik usullardan foydalaniladi. Xosil bulgan "ishchi formula" masala echish jarayonining natijasi bulib, unda izlanayotgan fizik kattalik masala shartidagi ma’lum kattaliklar orkal ifodalanadi.
Ukuvchi masala echishga kirishgan dastlabki paytda masala mazmunining fizik asoslarini uylashi kerak. Shuning uchun ukuvchi "ishchi formula" ni xosil kilgandan sung, sakkizinchi boskichda masala shartida berilgan fizik kattaliklarning birliklarini SI birliklariga utkazish bilan shugullanishi kerak. Bu yozuvlar masala sharti ustunning davomiga vertikal chizik ketidan koldirilgan joyga yozilsa, yozuvlarning estetik kurinishiga putur etmaydi.
Tukkizinchi boskichda masala shartida berilgan fizik kattaliklarni "ishchi formula" ga kuygan vaktda ularning son kiymatlarini va birliklarini aloxida-aloxida yozib, barcha birliklarni bitta kvadrat kavs ichiga olish tavsiya etiladi. Bunday yozish esa masala echimining tugriligini birliklar orkali tekshirishga imkon beradi.
Agar "ishchi formula" ga kuygan vaktda ularning son kiymatlarini va birliklarini aloxida aloxida yozib, barcha birliklarni bitta kvadrat kavs ichiga olish tavsiya etiladi. Bunday yozish esa masala echimining tugriligini birliklar orkali tekshirishga imkon beradi. Agar formulaga undagi xar bir kattalikning ulchamlishi yozilsa, izlanayotgan kattalikning ulchamligi xosil bulishi kerak. Shundan sung javobning son kiymatini xisoblashga kirishish kerak.
11-Boskichda olingan javobning kiymati masalaning shartiga mos kelishi tekshiriladi. Sonlarni ortigi bilan yoki kami bilan yaxshilab xisoblashlar bajarish ba’zi xollarda masalaning javobiga keskin ta’sir etishi mumkin. Shuning uchun ukuvchi olingan javobning ishonchli va real ekanligiga ishonch xosil kilishi kerak.
Undan tashkari kuyidagilarga xam e’tibor berish kerak :

• kvadrat tenglamaning echimi bulgan ikkala ildiz xamma vakt masalaning shartini kanoatlantirmirmasligi mumkin :

  
  

• grafikni analiz kilish real tartiblarda egri chizikning chegaralanganligini kursatish mumkin.

  
  

• Turli boskichdagi masalalarning echimining yozganda, ukuvchi masala echishning borishidagi uz fikr va mauloxazalarini kiskacha bayon kilishi tavsiya etiladi. Bunday yozish masala echiminingn dasturiga muvofik yaxlit kurinishda bulishi yoki xar bir amalga kiskacha tushuntirishlar berish orkali bulishi mumkin. Shuning uchun fizika ukituvchisining vazifasi ukuvchilarni echimlari batafsil yozilgan fizikadan ba’zi masalalar tuplami bilan tanishtirib borishdan iboratdir. Bu bilan esa ukuvchilarning mustakil ishlash kunikmalari shakllanib boradi.

  
  

Vektor kattaliklar bilan echiladigan masalalarga namuna.

1-Masala. Gorizontal stolga taxta 60⁰ burchak ostida kiyalatib kuyilgan. Massalari 1 kg dan bulgan ikki yuk kuzgalmas engil blok orkali utkazilgan ip bilan boglangan. Ular mos ravishda stol ustida va taxta buylab xarakatlanadi. Jismlarning stol va taxta bilan ishkalanishi koeffitsientlari 0.3 bulsa sistemaning tezlanishi va ipning taranglik kuchini toping .