Решение задач по физике: разбор по шагам с нейросетью

Решение задач по физике — это Дано с переводом в систему СИ → рисунок или схема → физический закон и формула в общем виде → подстановка чисел → проверка размерности, ответ с единицами. Искомое сначала выражают в буквах, а числа подставляют в конце — так видна ошибка в выводе и легко проверить единицы. Застряли — разбирайте задачу по шагам с подсказками: готовый ответ не научит решать следующую.

В Slidy можно открыть инструмент «Разбор домашнего задания» и разобрать задачу по физике по шагам.

Пошаговое решение одинаково для механики, электричества и термодинамики и совпадает с алгоритмом из методических рекомендаций учителя физики Р. Х. Хурамшеевой: явление → условие в СИ → чертёж → решение в общем виде → проверка наименованиями величин → сравнение с реальностью. Общий алгоритм для любых предметов — в статье.

Шаг 1. Выпишите Дано и Найти и переведите всё в СИ

Прочитайте условие задачи дважды, выпишите величины буквами с единицами измерения, «Найти» — отдельной строкой. Справа от Дано — столбик СИ.

Основные единицы СИ — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела (Положение о единицах величин, утверждённое Постановлением Правительства РФ от 31.10.2009 № 879). Единицы ответа не заданы — давайте в СИ. Отметьте скрытые данные: «из состояния покоя» — v₀ = 0, «равномерно» — a = 0, «гладкая поверхность» — трения нет.

Что должно получиться: краткая запись, по которой задачу можно решить, не открывая учебник.

Шаг 2. Сделайте рисунок или схему

В механике — тело, все силы стрелками (тяжести, реакции опоры, трения, тяги), направление ускорения и ось координат; в кинематике — скорости и направление движения; в электричестве — схема цепи. Рисунок сил нужен, даже если его не требуют: на нём видно забытую силу и знак проекции на ось.

Что должно получиться: картинка, по которой можно записать уравнение.

Шаг 3. Выберите закон и выведите формулу в общем виде

Определите явление и физический закон, который связывает Дано и Найти: уравнения кинематики, второй закон Ньютона, закон Ома. Выразите искомое в буквах — до подстановки чисел. Два неизвестных — нужна вторая формула: силу трения выражают через силу реакции опоры. Назовите упрощения: «сопротивлением воздуха пренебрегаем».

Что должно получиться: формула «искомое = выражение из величин Дано».

Шаг 4. Подставьте числа в СИ и посчитайте

Подставляйте значения в СИ, промежуточные результаты не округляйте. Ускорение свободного падения — как в условии (часто «принять g = 10 м/с²»), иначе обычно 9,8 м/с². Ответ округлите до точности данных.

Что должно получиться: число с единицей СИ.

Шаг 5. Проверьте размерность и правдоподобие, запишите ответ

Пошаговое решение заканчивается тремя проверками:

• размерность — подставьте в формулу единицы вместо чисел: ищем ускорение — должно выйти м/с², а не м/с;
• правдоподобие — порядок величины: ток в школьной цепи — доли или единицы ампер, а не тысячи;
• второй способ — например, путь через среднюю скорость.

Затем — «Ответ:» с единицами измерения.

Пример 1. Кинематика: разгон автомобиля, 9 класс

Условие: «Автомобиль трогается с места и за 10 с разгоняется до 72 км/ч. С каким ускорением он двигался и какой путь прошёл? Движение равноускоренное».

• Дано: v₀ = 0 (трогается с места), v = 72 км/ч = 20 м/с, t = 10 с. Найти: a, s.
• Формулы в общем виде: a = (v − v₀) / t; s = v₀t + at²/2.
• Решение: a = (20 − 0) / 10 = 2 м/с²; s = 0 + 2 · 10² / 2 = 100 м.
• Проверка: (м/с) / с = м/с², м/с² · с² = м; через среднюю скорость: (0 + 20) / 2 · 10 = 100 м.
• Ответ: 2 м/с²; 100 м.

Ловушка: без перевода в м/с выйдет «7,2» — но это (км/ч)/с, а не м/с², и проверка размерности выдаст ошибку.

Пример 2. Динамика: брусок с трением, 9–10 класс

Условие: «Брусок массой 2 кг тянут по горизонтальному столу с силой 10 Н, направленной горизонтально. Коэффициент трения 0,3. Найдите ускорение бруска. Принять g = 10 м/с²».

• Дано: m = 2 кг, F = 10 Н, μ = 0,3, g = 10 м/с². Найти: a.
• Рисунок сил: F — вперёд, трение — назад, mg — вниз, N — вверх; ось x — по движению.
• Закон: второй закон Ньютона в проекциях: на x — ma = F − Fтр, на y — N = mg; Fтр = μmg, откуда a = (F − μmg) / m.
• Решение: Fтр = 0,3 · 2 · 10 = 6 Н; a = (10 − 6) / 2 = 2 м/с². Размерность: Н / кг = м/с². Ответ: 2 м/с².

При g = 9,8 м/с²: Fтр = 5,88 Н, a = 2,06 м/с². Ловушка: при тяге 5 Н выйдет a = −0,5 м/с² — для покоящегося бруска это знак, что он не сдвинется: тяга меньше силы трения скольжения.

Пример 3. Электричество: закон Ома для участка цепи, 8 класс

Условие: «Резисторы 4 Ом и 6 Ом соединены последовательно и подключены к напряжению 12 В. Найдите силу тока в цепи и напряжение на каждом резисторе».

• Дано: R₁ = 4 Ом, R₂ = 6 Ом, U = 12 В. Найти: I, U₁, U₂.
• Схема: источник и резисторы друг за другом. Формулы: R = R₁ + R₂; I = U / R; U₁ = IR₁; U₂ = IR₂.
• Решение: R = 10 Ом; I = 12 / 10 = 1,2 А; U₁ = 1,2 · 4 = 4,8 В; U₂ = 1,2 · 6 = 7,2 В.
• Проверка: 4,8 + 7,2 = 12 В — как общее напряжение; В / Ом = А. Ответ: 1,2 А; 4,8 В; 7,2 В.

Параллельное соединение — тот же закон Ома: R = R₁R₂ / (R₁ + R₂) = 24 / 10 = 2,4 Ом; I = 12 / 2,4 = 5 А; в ветвях 12 / 4 = 3 А и 12 / 6 = 2 А, вместе 5 А. Оценка: общее сопротивление меньше меньшего резистора (2,4 < 4 Ом).

Запрос «реши задачу» даёт число, которое не объяснить у доски. С промптом ниже нейросеть ведёт пошаговое решение и ждёт вашего хода.

Подставьте класс, раздел и условие, отвечайте на вопросы сами и в конце решите похожую задачу. Условие вставляйте текстом и сверяйте числа и единицы с оригиналом, а вычисления нейросети пересчитывайте сами.

В Slidy можно вставить этот промпт в инструмент «Разбор домашнего задания» и решить задачу по шагам с подсказками.

Промпт «Проверь моё решение»

Для решённой задачи: нейросеть назовёт шаг с ошибкой, не переписывая решение.

Ответ тот же, что в задачнике, и ученик понимает, откуда он взялся.

Ограничения нейросети:

• может неверно прочитать условие задачи, особенно по фото или чертежу;
• может ошибиться в арифметике и в знаке;
• может взять не то g или решить не по программе класса — уточните в промпте;
• может «додумать» недостающие данные — просите её спрашивать.

Нейросеть — для разбора, а не для списывания: у доски нужен свой ход решения.

Возьмите задачу, на которой застряли, выпишите Дано с переводом в СИ и нарисуйте схему. Дальше не идёт — вставьте условие с промптом в чат, разберите задачу по шагам и проверьте размерность ответа.