Выполнил: учитель физики МБОУ СОШ №15 г. Сургут, Агабалаев А.М.

«ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ».

( 18 часов).

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА:
Современный педагог – это учитель, профессионал, владеющий методами развития творческих способностей учащихся. И это не случайность. Ведь современный человек должен уметь адаптироваться в окружающем его социуме, заниматься самообразованием, быть творческой личностью. К сожалению, в школе педагоги чаще уделяют внимание развитию критического, а не творческого мышления. На его развитие не хватает времени урока, нередко – это результат незнания учителем путей формирования креативности учащихся. Именно поэтому нагруженные знаниями ученики часто не имеют смекалки, сообразительности, зависимы от родителей. Целью данного элективного курса является создание условий для развития творческих способностей учащихся путём решения нестандартных, эвристических задач. Физическая задача – это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Способы решения традиционных задач хорошо известны: логический, математический, экспериментальный. Методика обучения этим способам опирается на алгоритмические или полуалгоритмические модели. Но при решении творческих задач эти методы порой оказываются бессильными. Нестандартные задачи требуют нестандартного мышления, их решение невозможно свести к алгоритму. Поэтому наряду с традиционными методами необходимо вооружить учащихся и эвристическими методами решения задач, которые основаны на фантазии, преувеличении, «вживании» в изучаемый предмет или явление и др. Эти методы не просто интересны, они раскрывают творческий потенциал ученика, развивают образное мышление, обогащают духовную сферу. Они помогут учителю показать физику, как предмет глубоко значимый для любого человека, огромный культурный аспект физической науки, сформировать устойчивый интерес к ее изучению. Данный курс позволит так же реализовать задачи, связанные с формированием коммуникативных навыков, которые способствуют развитию умений работать в группе, отстаивать свою точку зрения. В процессе работы над эвристическими задачами учащиеся приобретают и развивают умения выдвигать гипотезу, наблюдать и описывать свойства различных объектов, придумывать и конструировать приборы, делать выводы, участвовать в дискуссии и т.д. Каждый метод опирается на набор задач, решая которые, ученик осваивает нетрадиционный подход к изучению физических явлений, что позволит в дальнейшем избежать конформизма в мышлении. На изучение каждого метода отводится 1-4 урока, некоторые задания учащиеся получают на дом. Данная программа легко адаптируется для 10-11 класса. Необходимо лишь подобрать соответствующие задания. В программе даны краткие описания каждого метода, примеры задач и возможные варианты их решений.

1.

Метод «вживания». 2часа.

Сущность метода:
с помощью чувственно-образных и мыслительных представлений человек пытается «переселиться» в изучаемый объект, как бы почувствовать и познать его изнутри. Пример: 1) «Представьте себе, что вы – растущая береза. Ваша голова – это крона, туловище – стебель, руки – ветви, ноги – корни. Задача: предложите несколько способов измерения массы растущего дерева. Варианты ответа: можно снять дерево под разными углами на цифровую камеру, создать на компьютере модель дерева и рассчитать объем, а затем и массу по формуле m=pV. 2) Приведите как можно больше физических законов, которые относятся к такому объекту , как книга. Дайте краткие пояснения каждому случаю. Ответ: 1 – по анализу радиактивного изотопа углерода можно определить возраст этой книги. 2 – все законы классической механики. 3(для 11 класса возможен такой ответ) – представим, что книга – это излучение по теории Луи де Бройля. Найдем длину волны такого излучения: h L = ---- m = 0,22 кг v= 5,5 м\с mv L= 5,48*10 -34 м V V= ----- =1,004*10 34 Гц – никаким приборам это не засечь. (принцип L неопределенности Гейзенберга). Книга – это тело, состоящее из частиц. 3) Представьте себе, что вы – оконное стекло. Перечислите как можно больше физических явлений, которые к вам относятся. Дайте краткие пояснения .
2. Метод смыслового видения. 3 часа.

Сущность метода
: концентрация внимания на изучаемом объекте позволяет понять (увидеть) его причину, заключенную в нем идею, внутреннюю сущность. Для его применения необходимо создание определенного настроя. Могут задаваться вспомогательные вопросы: «Какова причина этого объекта, его происхождение?», «Как он устроен, что происходит у него внутри?», «Почему он такой, а не другой?». Примеры: это могут быть задачи на исследования. Можно исследовать объект, а можно исследовать явление или процесс. 1) Исследуйте все возможные физические свойства металлического шара любого размера, используя подручные средства (в том числе и имеющиеся в лаборатории). Запишите наиболее примечательные факты, которые вы обнаружили, поставленные вами вопросы и версии своих ответов на них. Ответ: физические свойства – круглый, твердый, холодный на ощупь, железный и т.д.. Можно найти массу: а) взвесить, б) через взаимодействие, в) m=pv. Можно найти удельную теплоемкость:
Q С= ------ (предложен способ) m^t Можно выяснить коррозийную стойкость шарика, поместив его в солевой раствор.
3. Метод придумывания. 3 часа.
Создание нового, неизвестного ранее продукта, в результате определенных умственных действий. Используются такие приемы, как замещение качеств одного объекта качествами другого; поиск свойств объекта в иной среде; изменение элемента изучаемого объекта и описание свойств нового, измененного. 1) В физике существует понятие силы тяжести. А могла бы существовать «сила легкости»? Какие физические явления она тогда характеризовала бы? С какими другими физическими величинами она была бы связана? Составьте и обоснуйте формулу, связывающую «силу легкости» с другими величинами. Ответ: пусть сила легкости – сила, противоположная силе тяжести. Противопоставим другие силы друг другу: сила давления – сила реакции опоры, сила тяги – сила трения, то есть противопоставляемые силы уже есть А значит «сила легкости» - это второе название уже известной силы, так как силе тяжести противоположна Fa, то она и есть сила легкости. 2) Придумайте игрушку, принцип действия которой основан на законе Ома (или Паскаля). Опишите ее принцип действия. 3) Луч света имеет особенности прохождения через собирающую линзу. Что может быть собирающей линзой для звука? Предложите и опишите конструкцию такой линзы. Приведите примеры ее возможного применения.
4. Метод «Если бы…». 2 часа.
Составляется описание или рисуется картина о том, что произойдет, если в мире что- либо изменится – увеличится в 10 раз сила гравитации и т.д. Подобный метод не только развивает способность воображения, но и позволяет лучше понять устройство реального мира, его фундаментальные физические основы. 1) Опишите гипотетическую ситуацию на тему: «Если бы тепло от более холодных тел самопроизвольно переходило к более нагретым…» Каков мог бы быть механизм такого процесса? Ответ: Второй закон термодинамики изменился бы на противоположный. Состояние неустойчивого равновесия – когда два тела имеют равную температуру. Стоит одной температуре немного повыситься, как это тело начнет нагреваться, а другое – остывать. Солнце днем будет охлаждать Землю. Свет будут излучать холодные тела. Люди будут ночью нагреваться, а днем – охлаждаться. Зато решится проблема сверхпроводимости. Сверххолодные провода будут использоваться в линиях электропередач.
5. Метод гиперболизации. 1 час.
Мысленно увеличивается или уменьшается объект познания, его отдельные части или качества. Новые свойства объекта приводят иногда к необычным идеям и решениям задачи. 1) Что произойдет, если скорость звука станет больше скорости света?
6. «Мозговой штурм» (метод Осборна) и метод синектики (метод Гордона). 3

часа.
Эти методы похожи по организации и базируются на одних и тех же принципах. Но есть некоторые смысловые различия.

Основная

задача

метода

«мозговой

штурм»
- коллективный сбор как можно большего числа идей, в результате освобождения участников от инерции мышления и стереотипов в непринужденной обстановке. Работа происходит в нескольких группах по схеме: генерация идей, анализ проблемной ситуации и оценка идей, генерация контридей. Генерация идей происходит в группе по определенным правилам. На этапе генерации идей любая критика запрещена. Всячески поощряются оригинальные мысли. Затем полученные в группах идеи, систематизируются, объединяются по общим принципам и подходам. Далее рассматриваются всевозможные препятствия к реализации отобранных идей. Оцениваются сделанные критические замечания. Окончательно отбираются только те идеи, которые не были отвергнуты.
Метод синектики
основан на использовании различного вида аналогий (словесной, образной, личной), инверсии, ассоциаций. В начале обсуждаются общие признаки проблемы, выдвигаются и отсеиваются первые решения, генерируются и развиваются аналогии, используются аналогии для понимания проблемы, выбираются альтернативы, ищутся новые аналогии, затем возвращаются к проблеме. Пример: 1) Как известно, для электричества существуют силы притяжения и отталкивания. Могут ли существовать силы отталкивания для гравитации? Ответ обоснуйте. Ответ: известно, что Fпр ~ m тела. Но если следовать законам физики, то должна существовать Fот, причем Fот + Fпр = 0. Сила отталкивания должна быть пропорциональна антимассе. Но если гравитационное поле ~ энергии тела, то отталкивающее поле должно энергию поглощать. Может быть это ЧЕРНАЯ ДЫРА? 2) Какой физический прибор можно создать на основе гвоздя ?(молотка). Опишите его назначение, принцип действия, границы применимости, схему.
7. Метод инверсии или метод обращений. 4 часа.
Когда стереотипные приемы оказываются бесплодными, применяется принципиально противоположная альтернатива решения. В математике этот метод известен доказательство от противного. Наверно владение именно этим методом позволило великим ученым совершать открытия, объясняя парадоксальные результаты некоторых экспериментов. Возникновение в процессе развития науки парадоксальных результатов – закономерное явление. Достаточно вспомнить «безумные» идеи Галилея, Резерфорда, Эйнштейна, Бора и ту смелость, с которой они их выдвигали, чтобы понять, что это существенная черта научного мышления. Это метод незаменим в разрешении проблемных ситуаций, может быть использован при построении проблемных лекций. Пример: определим начальную скорость брошенного вертикально вверх камня, если через 4 секунды после броска он оказался на высоте 6 метров? Дано: t = 4 с h = 6 м g = 9,8 м\с 2 V 0 - ? ------------------------- gt 2
h = V 0 t - ----- 2 gt 2 h + ---- 2 2h + gt 2 V 0 = --------------- = ------------- = 21,5 м/с. t 2t Как должна измениться V 0 , чтобы на той же высоте камень оказался через 2 секунды, то есть в 2 раза быстрее. Очевидно, что V 0 должна возрасти. Вычислим ее: 2,6 м + 10м/с 2 х 4с 2 V 0 = ---------------------------- = 13 м/с ! 2,2 с Решение: Решим обратную задачу и найдем моменты времени, когда тело бывает на высоте h. Для V 0 = 21,5 м/с 6= 21,5t - 5t 2 → t 1 = 4 с, t 2 = 0,3 с. Для V 0 = 13 м/с 6= 13t - 5t 2 → t 1 = 2 с, t 2 = 0,6 с. То есть тело на этой высоте побывало дважды. Чем больше V 0 , тем дольше будет подниматься тело вверх и дольше будет падать. Результаты получили и для движения вниз. Применяя те или иные методы, учитель должен иметь ввиду, что каждый ученик может и, наверное, должен получить свое собственное решение творческой задачи. И это «добытое» знание можно преобразить и обогатить, но ни в коем случае не отвергать. Такой подход и будет эвристическим, от греческого слова «эвристика», что означает «нахожу». Результаты личностного роста и развития творческого мышления можно отслеживать при помощи технологии «Портфолио» (портфель достижений), в котором будут накапливаться творческие проекты решённых задач, предложенных теорий и т.д. В старших классах можно предложить учащимся самим продолжить работу по составлению творческих задач по какой –либо тематике в качестве зачетной работы по данному курсу.
Литература:
1. Гальперштейн Л. Забавная физика: научно-популярная книга. – М.: детская литература, 1993 г. 2. Ланда Л.Н. «Умение думать. Как ему учить?» - М.: Знание, 1975 г. 3. Лани В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку: учебное руководство – М.: Наука, 1985 г. 4. Уокер Дж. Физический фейерверк. – М.: Мир, 1988 г. 5. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование у учащихся учебных умений – М.: Знание, 1987 г. 6. Хуторской А.В. Мироведение: Эвристическое пособие для учеников 5-9 классов – Ногинск, 1995 г. Терминология качественных задач Качественные задачи по физике появились в русской методической литературе свыше 180 лет назад. Одна ко среди методистов- физиков нет единодушного мнения об
их наименовании и определении. Предполагались самые различные названия: «практические вопросы», « вопросы на соображение», « логические задачи», « устные задачи», « качественные вопросы», « проверочные вопросы» и др. Такое разнообразие наименований свидетельствует о разносторонности методических достоинств данного типа задач, поскольку каждое из названий отражает какую-нибудь одну сторону. Все приведенные названия приблизительны. Термин « качественные задачи» также не вполне точен, потому что некоторые качественные характеристики явления находят свое объяснение в соответствующих количественных соотношениях. Но термин подчеркивает главную особенность всех задач такого типа - внимание учащегося в них акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления. Решаются такие задачи путем логических умозаключений, базирующихся на законах физики, графически или экспериментально. Математические вычисления при этом не применяются. Значение качественных задач Качественные задачи по физике способствуют углублению и закреплению знаний учащихся. Они служат также средством проверки знаний и практических навыков школьников. Умелое применение учителем качественных задач повышает интерес учащихся к физике и поддерживает активное восприятие ими материала в течение урока. Решение качественных задач учит анализировать явления, развивает логическое мышление, смекалку, творческую фантазию, умение применять теоретические знания для объяснения явлений природы, быта, расширяет технический кругозор учащихся, подготавливает их к практической деятельности. Качественные задачи дают возможность учителю ввести упражнения в те разделы курса средней школы, которые рассматриваются только с качественной стороны (например, гидродинамика, электромагнетизм, волновая оптика и др.). Аналитико-синтетический метод решения задач Обычно при изложении нового физического закона учитель пользуется индуктивным методом: устанавливает общую закономерность рассматриваемых явлений на основе многих частных случаев (в процессе демонстрации опытов в классе, проведения лабораторной работы, разбора наглядных примеров из жизни и т.п.). Большинство физических задач решается дедуктивным путем: применяют общие физические законы к конкретному случаю. Чтобы связать данное явление с одним или несколькими физическими законами, надо расчленить сложное явление на ряд простых, т.е.применить анализ. Для соединения в общий вывод следствий, полученных из отдельных законов, используется синтез. При решении задач по физике анализ и синтез неразрывно связаны между собой, т.е. применяется единый аналитико- синтетический метод. 2 Приемы решения качественных задач При решении качественных задач применяются следующие три приема: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут сочетаться, дополняя друг друга. Эвристический прием состоит в постановке и разрешении ряда взаимно связанных качественных вопросов, ответы на которые содержатся либо в условии задачи, либо в известных ученику физических законах. Этот прием имеет ряд методических достоинств: он учит анализировать физические явления, описанные в задачи, синтезировать данные ее условия с содержанием известных физических законов, обобщать факты, делать выводы. Этот прием прививает навыки логического мышления, анализа физических явлений, составления плана решения задачи, учит связывать данные ее условия с содержанием известных физических законов, обобщать факты, делать выводы. Следует различать три формы осуществления эвристического приема решения
качественных задач в процессе обучения физике: а) форма наводящих вопросов предполагает постановку учителем ряда вопросов и ответы на них учащихся. Это первая ступень обучения; б) вопросно-ответная форма предполагает постановку самим учащимся вопросов и ответы на них. Как правило, решение представляется в письменном виде; в) повествовательная (ответная) форма предполагает ответы учащихся на мысленно поставленные перед собой вопросы. Решение представляется в виде логически и физически связанных между собой тезисов (предложений), образующих цельный рассказ. Графический прием решения применим к тем качественным задачам, условия которых формулируются с помощью различных видов иллюстраций. Использование его позволяет получить ответ на вопрос задачи в процессе исследования соответствующего чертежа, графика, рисунка, фотографии и т.п. Достоинство этого приема- наглядность и лаконичность решения. Он развивает функциональное мышление школьников, приучает их к точности, аккуратности. Особенно велика его ценность в тех случаях, когда дана последовательность рисунков, фиксирующих определенные стадии развития явления или протекания процесса. В некоторых разделах курса физики средней школы ( электромагнетизм, волновая оптика) графический прием оказывается преобладающим при решении качественных задач. Экспериментальный прием заключается в получении ответа на вопрос задачи на основании опыта, поставленного и проведенного в соответствии с ее условием. В таких задачах обычно предлагается ответить на вопросы: «Что произойдет?», «Как сделать?». В процессе экспериментального решения качественных задач школьники становятся как бы исследователями, развивается их любознательность, активность, формируются практические умения. Навыки работы с физическими приборами. При правильно поставленном опыте ответ, полученный экспериментальным путем, не вызывает сомнений. В то же время эксперимент не объясняет, почему именно так, а не иначе протекает явление. На помощь приходит словесное доказательство. В ряде случаев учащиеся, не владея навыками логического мышления, применяют прием выдвижения гипотезы (интуитивное мышление). Этот путь решения задачи не следует отвергать. Наоборот, надо тщательно рассмотреть любое предложение, любую физическую идею решения задачи, доказать либо ее применимость, либо несостоятельность. При этом, конечно, завяжется дискуссия, которая будет способствовать развитию физического и логического мышления учащихся. В основе любого из приемов лежит аналитико-синтетический метод. Можно указать на следующую таблицу –схему использования этого метода для решения большинства качественных задач: 1. Ознакомление с условием задачи. Внимательное чтение ее текста, выяснение неизвестных терминов, названий деталей конструкции и т.п. Повторение текста (при устном решении), полная или сокращенная запись условия (при письменном решении). Выделение главного вопроса задачи (что неизвестно? Что требуется определить? Какова конечная цель решения?). 2. Анализ содержания задачи. Исследование исходных данных (что дано? Что неизвестно?). Выяснение физического смысла задачи (о каких явлениях, фактах, свойствах тел, состояниях системы и т.п. говорится в ней? Какая связь между ними?). Подробное рассмотрение графика, схемы, чертежа, рисунка ит.п., приведенных в задаче или построенных в процессе ее решения. Внесение дополнительных (уточняющих) условий для получения однозначного ответа. 3. Составление плана решения.
Построение аналитической цепи умозаключений, начинающейся с вопроса задачи и оканчивающейся либо данными ее условия, либо результатом проведенного эксперимента. Либо табличными сведениями, либо формулировками законов и определений физических величин. 4. Осуществление плана решения. Построение синтетической цепи умозаключений, начинающейся с формулировок соответствующих физических законов, определений физических величин, описания свойств, качеств, состояний тела и оканчивающейся ответом на вопрос задачи. 5. Проверка ответа. Постановка необходимого физического эксперимента, решение этой же задачи другим способом, сопоставление полученного ответа с общими принципами физики (законами сохранения энергии, массы, заряда; законами Ньютона, Ленца и др.). 4 Большую роль играют качественные задачи во внеклассной работе: в физических кружках, вечерах занимательной физики, школьных, областных и республиканских олимпиадах, в конкурсах и встречах команд КВН и др. Психология указывает на одну из особенностей детей среднего школьного возраста - конкретно-образное мышление. Детям более доступны понятия, основанные на конкретных предметах, на осязаемой наглядности, чем понятия, устанавливаемые на абстракциях. Подростку более понятен индуктивный, а не дедуктивный путь установления физического закона. Качественные задачи, связанные с конкретными, хорошо извест- ными детям предметами, легко воспринимаются учащимися, и те их решают охотнее, чем количественные задачи. Итак, на первой ступени изучения детьми физики качественные задачи в преподавании играют большую роль, чем количественные. Рассмотрим методику решения простых качественных задач — качественных вопросов. При решении любых задач по физике анализ и синтез неразрывно связаны между собой. Поэтому можно говорить лишь о едином аналитико-синтетическом методе решения физических (и, в частности, качественных) задач. Пример 1. Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине? Решение. Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости. (Логическая посылка, основанная на известном физическом законе.) Брусок в обеих жидкостях плавает. (Логическая посылка, основанная на условии задачи.) Тело плавает, если вес тела равен весу вытесненной им жидкости. (Логическая посылка, основанная на известном физическом законе.) Так как в обеих жидкостях один и тот же брусок плавает, то он вытеснит одинаковые по весу количества жидкостей, следовательно, выталкивающие силы в них будут одинаковыми. (Вывод, полученный на основании имеющихся посылок.) Итак, ответ на качественный вопрос можно было получить, синтезировав известный закон (об условии плавания тела) и условия задачи (тело плавает в обеих жидкостях). Пример 2. Каким образом человек, стоящий обеими ногами на полу, может быстро удвоить давление, производимое на опору? Решение. 1.Анализ. Давление, производимое стоящим человеком, прямо пропорционально его весу и обратно пропорционально площади обеих ступней ног, соприкасающихся с полом. (Первая посылка.) Человек стоит на двух ногах. (Вторая посылка.) 2. Синтез. Быстро удвоить давление на пол человек может, либо увеличив свой вес вдвое (например, подняв штангу), либо уменьшив площадь опоры вдвое (например, приподняв одну из ног и оставшись стоять на второй ноге). Так как в условии Качественной задачей по физике называется такая задача, в которой ставится для разрешения
проблема, связанная с качественной стороной физического явления, решаемая путем логических умозаключений, основанных на законах физики, путем построения чертежа, выполнения эксперимента, но без применения математических действий. Следует отличать качественную задачу oт вопроса по проверке формальных знаний (например, что называется ампером, как формулируется закон Ома). Цель последних — закрепить формальные знания учащихся; ответы на эти вопросы в готовом виде имеются в учебнике, и ученик должен лишь вспомнить их. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на который в готовом виде в учебнике не содержится. (Например: если движущийся автомобиль резко затормозит, то его передок опускается. Почему?) Ученик должен составить ответ на качественную задачу, синтезируя данные условия задачи и свои знания 5 задачи никакой груз не дан, то в качестве ответа принимаем второй способ решения задачи. Пример 3. Почему человек, выходя из реки, даже в жаркий летний день испытывает ощущение холода? Решение. 1. Анализ. Охлаждение (понижение температуры) тела человека происходит в результате потери телом некоторого количества теплоты. (Первая логическая посылка.) На коже искупавшегося человека есть вода. (Вторая логическая посылка.) При испарении воды увеличивается ее внутренняя энергия. Это увеличение энергии некоторого количества воды может произойти за счет уменьшения энергии другого тела. (Третья логическая посылка.) 2. Синтез. Вода, испаряясь с поверхности тела человека, отбирает у кожи некоторое количество теплоты. Вследствие этого внутренняя энергия кожи человека уменьшается и происходит ее охлаждение. ЕГЭ 2011-2012 Качественная задача 1. Два одинаковых спиртовых термометра, закрепленных в штативе, находятся в комнате. Нижняя часть одного из них обработана марлевым жгутом, свободный конец которого помещен в пустой стаканчик. В стаканчик наливают воду комнатной температуры, смочив всю марлю. Опишите, как и почему после этого будет изменяться показания термометров. Образец возможного решения. 1) Налитая в стаканчик вода начнет испаряться, причем испарение будет происходить как с поверхности воды в стаканчике, так и со всей поверхности влажной марли. Жидкость покидают «быстрые» молекулы, то есть такие, у которых кинетическая энергия достаточна для преодоления взаимодействия с другими молекулами. Поэтому средняя кинетическая энергия оставшихся молекул при испарении уменьшается, термометр (он называется «влажным») будет охлаждаться, и его температура станет меньше, чему окружающего воздуха. В результате показания «влажного» термометра начнут уменьшаться, то есть он будет показывать все более низкую температуру. Показания другого термометра (он называется «сухим») равны температуре воздуха в комнате. 2) Наряду с процессом испарения воды происходит и обратный процесс – конденсация пара. При конденсации пара потенциальная энергия молекулы уменьшается из-за взаимодействия с молекулами жидкости. Уменьшение потенциальной энергии молекулы сопровождается увеличением ее кинетической
энергии, что соответствует нагреванию вещества. Скорость испарения молекул зависит от температуры, а скорость конденсации – от концентрации молекул пара. По мере уменьшения температуры скорость испарения быстро уменьшается и когда она сравняется со скоростью конденсации, показания «влажного» термометра перестанут уменьшаться. Установившиеся показания «влажного» термометра будут однозначно определяться влажностью воздуха и температурой в комнате. Пример 1. 6 К стержню электроскопа, стоящего на изолирующей подставке, поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Затем к стержню электроскопа прикоснулись пальцем другой руки, убрали сначала руку, а потом убрали заряженную палочку. Электроскоп показал наличие электрического заряда. Какой заряд приобрел электроскоп? Объясните наблюдаемое явление. По возможности, поясните объяснение рисунками. Пример 2. Тонкостенную стеклянную пробирку с воздухом опускают закрытым концом в стакан с водой. Погруженная в воду часть пробирки кажется зеркальной. Какое явление наблюдается в этом случае? Объясните, почему в данном случае его можно наблюдать. По возможности сопроводите пояснение рисунком. Задачи к ЕГЭ: Наряду с процессом испарения воды происходит и обратный процесс - конденсация пара. При конденсации пара потенциальная энергия молекулы уменьшается из-за взаимодействия с молекулами жидкости. Уменьшение потенциальной энергии молекулы сопровождается увеличением еѐ кинетической энергии, что соответствует нагреванию вещества. Скорость испарения молекул зависит от температуры, а скорость конденсации - от концентрации молекул пара. По мере уменьшения температуры скорость испарения быстро уменьшается и когда она сравняется со скоростью конденсации, показания "влажного" термометра перестанут уменьшаться. Установившиеся показания "влажного" термометра будут однозначно определяться влажностью воздуха и температурой в комнате. 2. На гладком столе лежит кусок гибкого провода с низким сопротивлением, подключѐнный в точках А и С к цепи т источника шока и ключа К. Система находится в сильном вертикальном однородном магнитном поле В, направленном вниз (см. рисунок - вид сверху). Какую форму примет провод после замыкании ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Важным аспектом успешной подготовки школьников к МУЗ является решение качественных задач. При этом необходимо добиваться правильного ответа учащегося (как письменного, так и устного) включающего последовательное связное обоснование с указанием на изученные закономерности. Ведь при решении качественной задачи в экзаменационном варианте правильным ответом считается тот, в котором приведен правильный ответ, полное объяснение и сделаны ссылки на наблюдаемые явления и использованные законы. Несомненно, эти задания вполне отвечают лишь повышенному уровню, но вполне посильны нашим учащимся. Однако вопросам написания полного ответа на такие вопросы следует уделять специальное внимание. Можно порекомендовать включать такую форму заданий в контрольные работы наряду с традиционными расчетными задачами. На уроках для проведения тематического контроля или тренировки можно использовать
следующие задачи: 7 Пример 1 К стержню электроскопа, стоящего на изолирующей подставке, поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Затем к стержню электроскопа прикоснулись пальцем другой руки, убрали сначала руку, а потом убрали заряженную палочку. Электроскоп показал наличие электрического заряда. Какой заряд приобрел электроскоп? Объясните наблюдаемое явление. По возможности, поясните объяснение рисунками. Пример 2 Тонкостенную стеклянную пробирку с воздухом опускают закрытым концом в стакан с водой. Погруженная в воду часть пробирки кажется зеркальной. Какое явление наблюдается в этом случае? Объясните, почему в данном случае его можно наблюдать. По возможности сопроводите пояснение рисунком. Пример 3 Проволочное кольцо окунули в мыльный раствор и расположили вертикально. При освещении мыльной пленки красным монохроматическим светом в отраженном свете наблюдаются чередующиеся красные (светлые) и темные горизонтальные полосы. При освещении пленки солнечным светом в отраженном свете наблюдаются горизонтальные цветные полосы. 1) Назовите наблюдаемое явление и объясните, при каком условии образуются в первом случае светлые (красные) полосы. 2) Объясните, почему во втором случае в красный цвет окрашены нижние части цветных полос. Пример 4 Человек в очках вошел с улицы в теплую комнату и обнаружил, что его очки запотели. Какой должна быть температура на улице, чтобы наблюдалось это явление? В комнате температура воздуха 22°С, а относительная влажность воздуха 50%. Поясните, как вы получили ответ. (При ответе на этот вопрос воспользуйтесь таблицей для давления насыщенных паров воды.) Давление насыщенных паров воды при различных температурах Пример 5. Источнику постоянного тока подключены лампа накаливания и резистор. При замыкании ключа К лампа светит в полнакала. Как изменится свечение лампы, если между точками А и В подключить еще одни такой же резистор. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь, сопротивление лампы считать постоянным. Ответ поясните. Пример 6. В каком случае начальная скорость бруска, достаточная для подъема его на вершину гладкого клина, должна быть больше: а) для закрепленного клина; б) для незакрепленного клина? Ответ объясните. 8 Пример 7 Известно, что за поршнем в насосе вода способна подняться на высоту чуть больше 10м. 1) Поясните причины, по которым вода поднимается за поршнем и чем определяется эта высота. 2) На какую высоту поднимется за поршнем вода в сосуде с кипящей водой. Пример 8 Две одинаковые металлические пластины заряжены противоположными зарядами О 0 п О. Пластины установлены параллельно друг другу,
площадь каждой пластины равна S, расстояние между пластинами и пх толщина много меньше их длины и ширины. Чему ранен заряд на нижней стороне нижней пластины? Пример 9 Цветок в горшке стоит па подоконнике. Цветок полили водой и накрыли стеклянной банкой. Когда показалось солнце, на внутренней поверхности банки появилась роса. Почему? Ответ поясните. Пример 10 В схеме, показанной на рисунке, вольтметр и амперметр можно считать идеальными, а источник тока имеет конечное сопротивление. Движок реостата R передвинули, и показания амперметра увеличились. Куда передвинули движок реостата, и как изменились показания вольтметра? Ответ обоснуйте. Пример 11 Легкая трубочка из тонкой алюминиевой фольги подвешена к штативу на тонкой шелковой нити. Что произойдет с трубочкой, когда вблизи нее окажется отрицательно заряженный шар? Трубочка не заряжена, длина нити не позволяет трубочке коснуться шара. Пример 12 В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали. Пример 13 Прямой горизонтальный проводник висит на двух пружинках. По проводнику протекает электрический ток в н правлении, указанном на рисунке. В некоторый момент пространстве создают постоянное магнитное поле, вектс магнитной индукции которого направлен вниз. Как изменится положение проводника? Ответ поясните, указав, к; кие физические явления и законы вы использовали для объяснения. Пример 14 На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают постоянный ток. Каковы в этом случае показания амперметра, подключенного к левой катушке? Как изменится показание амперметра, если в течение некоторого времени постепенно увеличивать напряжение на 9 концах правой катушки? Ответ поясните, указав какие физические законы и явления вы использовали для объяснения. Пример 15 В трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, находится воздух, закрытый подвижным поршнем. Воздуху в трубке сообщают некоторое количество теплоты, так, что его внутренняя энергия при этом остается неизменной. Затем внутреннюю энергию воздуха увеличивают без сообщения ему количества теплоты. Как меняется объем воздуха в трубке в этом процессе. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали. Пример 16 Пассажир автобуса на остановке привязал к ручке сиденья за нитку легкий воздушный шарик, заполненный гелием. Автобус тронулся вдоль по прямому горизонтальному шоссе, и некоторое время двигался вперед с постоянным ускорением, затем ехал с постоянной скоростью, а на подъезде к следующей остановке двигался равнозамедленно,
пока не остановился. Опишите, как менялся угол наклона нити шарика к вертикали в течение всего времени перемещения автобуса от одной остановки до другой. Пример 17 В ясный летний день наиболее жарко бывает не в полдень, а несколько позднее. Почему? Пример 18 Медный стержень укреплен на штативе в горизонтальном положении. К нижней поверхности стержня на равных расстояниях друг от друга приклеены маленькими кусочками воска тяжелые стальные шарики. Один конец стержня начинают нагревать пламенем газовой горелки. 1) Опишите, что будет происходить с шариками, и объясните это явление. 2) Что изменится, если нагревать конец медного стержня не одной, а сразу двумя такими же горелками? 3) Что изменится по сравнению с первым опытом, если заменить медный стержень на стальной и нагревать его конец одной такой же горелкой? Во всех трех опытах начальные температуры стержней одинаковы. Пример 19 Пучок электронов движется вдоль горизонтальной оси электронно- лучевой трубки и создаст в центре се круглого экрана яркое пятно (па рисунке пучок движется «на нас»). К трубке слева медленно под- носят полосовой постоянный магнит, северный полюс которого направлен в сторону трубки перпендикулярно ее оси. Затем, не убирая магнита, к трубке снизу медленно подносят конец стеклянной палочки, натертой шелком. Опишите, как будет вести себя пятно на экране в течение всего процесса, и поясните свой ответ, сославшись на необходимые физические законы. Пример 20 На тонких прочных вертикальных нитях, прикрепленных к потолку, неподвижно висят, касаясь друг друга, три одинаковых стальных шарика. Центры тяжести шариков находятся на одной горизонтальной прямой. Первый шарик отклоняют в сторону, сохраняя нить натянутой в плоскости рисунка, после чего отпускают. В момент соударения со 10 вторым шариком первый шарик имеет скорость 1 м/с. Считая, что потери механической энергии в данной системе пренебрежимо малы, опишите характер дальнейшего движения шариков. Объясните причины возникновения такого движения, сославшись на необходимые физические законы. Пример 21 Как изменятся показания приборов, если к резистору в схеме, показанной на рисунке, параллельно подключить еще один резистор? Внутренним сопротивлением источника тока пренебрегать нельзя, амперметр и вольтметр считать идеальными. Пример 22 Около небольшой металлической пластины, укрепленной на изолирующей подставке, подвесили на длинной шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на нее положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано. Качественную задачу можно использовать на разных этапах обучения. На начальном этапе можно показать всю красоту и прелесть окружающего явления, поставить проблему, и обрисовать пути выхода из нее, увлечь физикой. Количественное описание придет позже, когда уровень математики окажется достаточным для этого. В дальнейшем качественную задачу можно использовать как этап, ступеньку для глубокого
исследования проблемы. Именно качественная задача является одним из важнейших инструментов, которым необходимо вооружить любознательного человека, исследователя окружающего мира, что позволит ему глубже проникать в мироздание, сделает мыслящим и свободным. В качестве рекомендуемой литературы можно предложить использовать книги: 1. Я. И. Перельман. Занимательная механика, 1937 г. 2. Я. И. Перельман. Занимательная физика. Книга вторая, 1932 г. 3. Я. И. Перельман. Занимательная астрономия, 1954 г. 4. Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты, 1959 г. 5. Я. И. Перельман. Знаете ли Вы физику? 1992 г. 6. Журнал "Квант". Выходит с 1970 г. 7. Джирл Уокер. Физический фейерверк. 1989 г. 8. Тульчинский М. Е. Качественные задачи по физике в средней школе. 9. Астрофизический портал — сайт с задачами по физике. 10. Дмитриева В.Ф. Задачи по физике, Образовательный издательский центр «Академия»- 2007 г. 11. В.И.Лукашик, Е.В.Иванова, Сборник задач по физике