Качественные задачиx

Качественные задачи
Необходимым элементом учебной работы по физике является решение
задач. Задачи дают материал для упражнений, которые требуют
применения физических закономерностей к явлениям, протекающим в тех
или иных конкретных условиях. Поэтому, можно сказать, что задачи
имеют большое значение для конкретизации знаний учащихся, для
привития им умения видеть различные конкретные проявления общих
законов. Без такой конкретизации знания остаются книжными и не имеют
практической ценности.
Решение задач по физике способствует приобщению к самостоятельной
творческой работе, приучает анализировать изучаемые явления, помогает
глубже проникнуть в их сущность, знакомит с методами моделирования
физической ситуации, способствует политехническому образованию
школьников и играет важную роль в профессиональной ориентации.
В процессе решения задач ученики непосредственно сталкиваются
с необходимостью применять полученные знания по физике в жизни,
глубже осознают связь теории с практикой. Наиболее четко это отражается
при решении качественных задач.
Качественные задачи по физике способствуют углублению и
закреплению теоретических знаний учащихся. Приближая изучаемую
теорию к окружающей жизни, они повышают интерес учащихся к
предмету, способствуют развитию наблюдательности, а также
поддерживают активное восприятие учащихся материала в течение всего
урока.
Качественные задачи по физике важны при усвоении содержания
понятия, его существенных признаков. Но они немало важны в процессе
усвоение метода анализа явлений природы. Известно, что решение любой
задачи начинается с анализа конкретного явления, поэтому так велика роль
качественных задач в учебном процессе по физике. Решение качественных
задач служит прекрасным средством улучшения качества урока,
устранения абстрактности в преподавании, а также приемом углубления,
закрепления и проверки знаний и навыков учащихся и важным средством
улучшения внешкольной и внеклассной работы.
Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что
решение качественных задач способствует формированию у школьников
физических понятий, развитию логического мышления, смекалки,
творческой фантазии, умения применять теоретические знания для
объяснения явлений природы, быта и техники, а также расширяет
технический кругозор учащихся и подготавливает их к практической
деятельности. Поэтому упражнения на только что изученный материал
лучше всего начинать с рассмотрения качественных задач.
Давление твердых тел
1. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?
2. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая?
3. Зачем у сельскохозяйственных машин делают колеса с широкими
ободами?
4. Почему режущие и колющие инструменты оказывают на тела очень
большое давление?
5. Зачем при бороновании плотных почв на обороны кладут тяжелые
предметы?
6. Для чего у рюкзака делают широкие лямки?
7. Тяжелый танк, идущий по асфальтовой дороге, разрушает асфальт.
Почему же он раздавливает кирпич, попавший под его гусеницу?
8. Два кирпича поставлены друг на друга так, как показано на рисунке.
Одинаковое ли давление они производят на стол?
9. Одинаковое ли давление оказываем мы на карандаш, затачивая его
тупым и острым ножом, если прилагаемое нами усилие одно и то же?
10. Зачем у лопаты верхний край, на который надавливают ногой, изогнут?
11. Зачем для проезда по болотистым местам делают настил из хвороста,
бревен или досок?
12. Для чего у косилки, соломорезки и других сельскохозяйственных
машин режущие части должны быть остро отточены?
13. Одинаковое ли давление производят на стол кирпичи, расположенные
так, как показано на рисунке?
1
2
3
14. В одних случаях давление стараются уменьшить, а в других увеличить. Приведите примеры, где в технике или в быту уменьшают, а
где увеличивают давление.
15. Для чего при вытаскивании гвоздей из доски подкладывают под клещи
железную полоску или дощечку?
16. На рисунке изображены плоскогубцы и клещи. При помощи какого из
этих инструментов можно произвести большее давление на зажатый
предмет, прикладывая одинаковую силу? Почему?
17. Если покупку нести за веревку, то ощущается сильная боль (режет
пальцы), а если под веревку подложить сложенный в несколько раз лист
бумаги, то боль уменьшается. Объясните почему.
18. Для чего точат стамески, пилы, шило и другие режущие и колющие
инструменты?
Давление в жидкостях
19. В цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, опустили
деревянный брусок. Изменилось ли давление воды на дно сосуда?
20. Сосуды с водой имеют равные площади дна. В каком из них давление
воды на дно больше?
21. Что препятствует погружению людей без специальных приспособлений
на большие глубины?
22. Сосуд с жидкостью наклонили. Одинаковое ли давление оказывает
После этого жидкость на боковые стенки А и В в точках, лежащих на
одном горизонтальном уровне?
23. Сосуд с водой имеет форму, изображенную на рисунке. Одинаково ли
давление воды на боковые стенки сосуда на уровне а б?
24. В трех сосудах с одинаковой площадью дна налита вода до одного
уровня. В каком сосуде налито больше воды? Одинаково ли давление на
дно в этих сосудах? Почему?
25. Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в
ушах?
26. Как изменится давление жидкости на дно сосуда при погружении в
него шара, прикрепленного к нити? (Шар не должен касаться ни дна, ни
стенок сосуда). В каком случае давление изменится больше: при
погружении большего шара или маленького?
27. Уровень жидкостей в сосудах одинаковый. В левом налита вода, в
правом керосин. Одинаковы ли давления на дно? Одинаковы ли давления
на кран? Будет ли переливаться жидкость из одного сосуда в другой, если
открыть кран?
28. Производит ли жидкость давление на стенки и дно сосуда в условиях
невесомости, например на борту искусственного спутника Земли?
29. В крышку бочки, наполненный доверху водой, была вставлена высокая
трубка. Когда трубку наполнили водой, бочка разорвалась. Почему
небольшое количество воды, налитое в трубку, разорвало бочку?
30. В сосуд с водой поочередно опускают на нити три разных тела
одинакового объема так, что они не касаются дна сосуда. Каждый раз тело
висит на нити, не касаясь дна сосуда. Одинаково ли изменят эти тела
давление воды на дно сосуда?
31. Будет ли разница в действии гидравлического пресса на Земле и на
Луне?
32. Одинаково ли давление воды на дно сосудов? Чему равно это
давление? Изменится ли давление, если заменить воду керосином? Чем
оно будет равно в этом случае?
Давление в газах
33. Массы газа, находящегося в сосудах, одинаковы. В каком из них
давление газа больше? Почему?
34. Почему плохо накаченный мяч, полежав на солнце, “раздулся” так, как
будто его подкачали?
35. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском
разрывается, если ударить его об руку или обо что-либо твердое?
36. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?
37. При изготовлении бутылок через трубку вдувают воздух, и
расплавленное стекло принимает форму бутылки. Какое физическое
явление здесь используют?
38. Автомашину заполнили грузом. Изменилось ли давление в камерах
колес автомашины?
39. Человек может лежать на автомобильной камере, наполненной
воздухом. Однако если тот же человек встанет на камеру, то она может
лопнуть. Почему? Обязательно ли камера лопнет в том же месте, где на нее
довит нога человека?
40. Сосуд разделен перегородкой пополам. В нижней части его находится
газ, из верхней части он откачан. Что произойдет с газом, если в
перегородке появится отверстие? Как изменится при этом масса газа, его
плотность и давление?
41. Из винтовки, применяемой в тире, стреляют в банку. Что будет с
банкой, если она: а) пустая; б) наполнена водой. Почему?
42. Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный
пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из-под колокола
пробка может вылететь?
43. Почему мяч, вынесенный из комнаты на улицу зимой, становится слабо
надутым?
44. У костра можно видеть, как от горящих поленьев с треском
разлетаются искры. Почему отскакивают искры?
45. Почему при накачивании воздуха в шину автомобиля с каждым разом
все труднее двигать ручку насоса?
46. В сосудах, изображенных на рисунке, кран К открыт. Чему равно
давление газа в правом сосуде?
47. Из баллона медленно выпустили половину газа. Как изменилось
давление газа в баллоне? Объясните почему.
48. Массы одного и того же газа в двух одинаковых закрытых сосудах
одинаковы. Один находится в теплом помещении, а другой - в холодном. В
каком из сосудов давление газа больше? Почему?
49. Почему стволы огнестрельного оружия изготовляют из особо прочных
сортов стали?
50. Два одинаковых сосуда соединены трубкой. В одном из них находится
газ под давлением 0,008 Па, в другом молекулы газа отсутствуют (сосуд
пустой). Каким станет давление газа в сосудах, если открыть кран К?
Тематические уроки решения качественных задач.
На этих уроках учащийся могут объяснять причины наблюдаемых
природных явлений, принципы действия технических устройств, давать
устную оценку последствии каких либо природных или технологических
процессов, предлагать собственный решения бытовых производственных,
экологических вопросов. Возможность и умение применять собственные
знания для решения проблем, максимально приближенных к тем, с
которыми приходиться сталкиваться в реальной жизни, убеждает
учащихся в личностной значимости обучения, а формирования этих
умении становиться одной и главных и осознанных целей обучения.
Теперь рассмотрим образцы задач:
К УРОКУ ПО ТЕМЕ
«СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ - 8 класс»
Экспериментально-демонстрационные задачи
(для фронтальной работы с классом)
1) Если предмет поместить между двумя плоскими зеркалами,
расположенными под прямым углом, то можно увидеть три изображения
предмета. Как они образуются?
Ответ. Третье изображение создается лучами, испытавшими отражение
от обоих зеркал.
Оборудование: два плоских зеркала и какой-либо предмет.
2) Почему закопченный черный шарик в воде кажется серебристым?
Ответ. Вода плохо взаимодействует с сажей, покрывающей шарик, поэтому вокруг шарика, погруженного в воду, остается тонкий слой воздуха;
лучи света испытывают полное отражение от границы раздела ввода слой
воздуха» около шарика, поэтому он кажется серебристым.
Оборудование: закопченный шарик на нити, прозрачный сосуд с водой.
3) Объясните фокус. Погружаем черную пластинку в воду — на
пластинке появляется изображение серебристого цветка.
Ответ. На черную пластинку заранее нанесено сажей изображение
цветка. B воздухе рисунок не виден; когда пластинку поместили в воду, то на
границе раздела ввода — тонкий слой воздуха» возле сажи лучи света
испытывают полное отражение — рисунок становится видимым как
серебристый цветок.
Оборудование: пластинка черного цвета с нанесенным на нее сажей
цветком, широкий прозрачный сосуд с водой.
4) B высокий непрозрачный сосуд с водой, имеющий отверстие примерно
в середине, плотно закрытое пробкой или пластилином, погружаем в
водонепроницаемой прозрачной оболочке светящуюся лампочку на тонких
малозаметных проводах; открываем отверстие. Из него вытекает светящаяся искривленная струя воды. Почему струя светится? Почему она
все сильнее искривляется, но продолжает светиться?
Ответ. Струя святится благодаря тому, что световые лучи испытывают
полное отражение от «стенок» в струи (по всей ее длине) на границе «вода
— воздух».
Оборудование: высокий непрозрачный сосуд, сделанный из пластиковой
двухлитровой бутылки, вода, электрическая лампочка в патроне, тонкие
подводящие провода, источник тока, небольшая и узкая пластиковая
бутылочка (для создания водонепроницаемой защиты лампочки).
5) На плоское горизонтально лежащее зеркало ставим фигурку шахматного коня, освещаем ее и зеркало направленным пучком света. При
этом на экране получаются две тени — изображении коня: прямое и
перевернутое. Как образуются эти изображения? Нарисуйте ход лучей.
Ответ. Прямое изображение получается, потому что фигурка оказывается
на пути лучей, отразившихся от зеркала; обратное — потому, что фигурка
оказывается на пути падающих, на зеркало лучей.
Оборудование: плоское зеркало, экран, осветитель для теневой проекции,
шахматная фигурка.
6) Стеклянная пластинка прозрачна. Почему же
непрозрачно?
толченое стекло
Ответ. Поверхность частиц толченого стекла неровная, поэтому
большинство падающих на их поверхность лучей рассеивается, а те, что
прошли в стекло, испытывают многократные отражения от краев, и лишь
часть может выйти из него.
Оборудование: прозрачная стеклянная пластинка, сосуд c толченым
стеклом, экран и кодоскоп.
Карточки – задачи для индивидуальной работы.
Задачи астронома
1) Почему мы видим не только яркий серп Луны, но и частично ту ее
область, на которую не попадают прямые солнечные лучи?
Ответ. Мы видим часть темной области Луны, потому что она освещается
солнечными лучами, отраженными от земной атмосферы.
2) Изменилось ли, что-то в картине звездного неба (что именно?), если 6ы
вдруг исчезла земная атмосфера?
Ответ. Изменилось. Из-за преломления света в атмосфере земли звезды
кажутся нам выше над горизонтом, чем есть на самом деле. Без атмосферы
звезды (кроме находящихся в зените) будут наблюдаться ближе к горизонту, а те, что видны вблизи горизонта, окажутся за ним.
3) Почему днем не видно звезд?
Ответ. Днем солнечный свет очень интенсивен и его рассеиваемая
атмосферой часть, которую мы видим, значительно ярче света звезд.
Задачи для любителя наблюдений
1) Почему летом в средней полосе России ночи более темные, чем
зимой?
Ответ. Летом нет отражения лунного света от белого снежного покрова
Земли.
2) Что больше: облако или его тень?
Ответ. Солнечные лучи, падающие на Землю, практически параллельны,
поэтому размеры контура тени почти равны размерам контура облака.
З) Понаблюдайте за оконным стеклом.
a) Если из комнаты смотреть, то в солнечный день стекло покажется
совсем прозрачным, невидимым; ночью же на нем будут отчетливо видны
зеркальные изображения находящихся в комнате предметов.
б) Если же стоять снаружи, отражения предметов (уличных) видны днем, a
не ночью. Объясните, почему?
Ответ. a). Днем свет, идущий в комнату c улицы, очень ярок, и он почти
весь проходит в комнату стекло кажется прозрачным; ночью же за окном
темно, там нет ярких источников света, и мы воспринимаем лучи,
попавшие на стекло от предметов, находящихся в комнате, отраженными
от стекла, как от зеркала.
б). Когда мы днем стоим снаружи и смотрим в окно, то яркость лучей, отраженных от стекла, оказывается больше яркости лучей, пришедших из
комнаты, поэтому мы видим отражения наружных предметов.
Задачи автогонщика
1) Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте ночью кажется
водителю темным пятном?
Ответ. Потому что свет автомобильных фар, отражаясь от гладкой
поверхности лужи, не попадает в глаза водителю.
2) B солнечный летний день асфальтовое шоссе блестит, если смотреть на
него вдаль. Почему?
Ответ. B летний солнечный день асфальт сильно нагревается, воздух
вблизи него становится теплым, a значит, оптически менее плотным, чем в
других местах. Это создает условия для полного отражения солнечных
лучей от прогретых слоев придорожного воздуха, как от зеркала.
3) Для чего боковые зеркала автомобилем делают слегка выпуклыми?
Какое неудобство при этом возникает?
Ответ. Чтобы увеличить угол обзора. Благодаря выпуклой поверхности
стекла в глаза водителя попадают лучи от большего количества предметов:
увеличивается обзор. Возникающее неудобство: изображения предметов в
зеркале получаются немного искажёнными.
Задачи хозяюшки
1) Почему многие хорошие хозяйки любят, чтобы у них в доме «все
блестело»?
Ответ. Если поверхность блестит, значит, она гладкая и отражает лучи.
Следовательно, на ней нет пыли, которая рассеивает свет и в которой могут
находиться вредные микроорганизмы.
2) Зачем в шкафах для посуды часто вместо задней стенки устанавливают
плоское зеркало?
Ответ. Изображение посуды в зеркале создает иллюзию большего объема шкафа и большего количества посуды; зеркало также дает дополнительную подсветку предметам.
3)
Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой
банке, выглядят крупнее, чем на самом деле?
Ответ. Банка, имеющая внешнюю выпуклую боковую поверхность и
наполненная жидкостью, преломляет лучи — мы видим предметы в банке
как бы через собирающую линзу, которая дает увеличенное изображение
Задачи сыщика
1) Как, глядя в глаза человека, носящего очки, сыщик легко узнает дефект
его зрения?
Ответ. Если у человека дальнозоркость, то в его очках стоят собирающие
линзы, поэтому часть его лица, просматриваемая снаружи через такие линзы,
выглядит несколько увеличенной; очки близоруких людей имеют
рассеивающие линзы и создают противоположный эффект: глаза таких
людей через их очки кажутся уменьшенными.
2) Почему сыщик, осмотрев обгоревшую сторожку и выяснив у свидетелей, что в день пожара было жарко и солнечно, указал на графин c
водой, стоявший на обугленном подоконнике, как на возможную причину
пожара?
Ответ. Графин, наполненный водой, в воздухе мог действовать как
собирающая линза и сфокусировать солнечные лучи на каком-либо
легко воспламеняющемся предмете.
3) «Надо непременно хоть одним глазком увидеть, что творится за этим
высоким сплошным забором», — решил сыщик. Приметив длинную
пластмассовую трубку, он радостно пошел покупать два плоских зеркальца.
Зачем потребовались сыщику зеркала и трубка? И причем здесь физика?
Ответ. Чтобы сделать перископ, который благодаря отражению световых
лучей от двух плоских зеркал меняет ход лучей и делает видимыми
скрытые какой-либо преградой объекты.
Задачи туриста
1) Почему, сидя у костра, мы видим предметы по другую сторону от
него колеблющимися?
Ответ. Теплый воздух, находящийся вблизи костра, менее плотен и по
оптическим свойствам отличается от более холодного. Из-за этого на
границе их раздела происходит преломление света. Эта граница постоянно
меняется, поэтому изображения предметов колеблются.
2) Можно ли с помощью льда развести огонь?
Ответ. Да, если лед прозрачный; надо сделать из него
двояковыпуклую линзу, которую расположить так, чтобы она
фокусировала солнечные лучи на комочке бумаги.
З) Если бывалый путешественник собирается в опасную дорогу; то он
непременно возьмет с собой маленькое зеркальце. Зачем оно ему?
Ответ. C помощью зеркальца можно направить луч солнечный или от
фонаря в нужную сторону, чтобы привлечь внимание людей и
сигнализировать о себе.
Домашний физический эксперимент
Цель: Развивать у ребят навыки аналитического мышления, самостоятельность в
индивидуальной деятельности, точность в проведений опытов, в формулировке
основных выводов.
Участвуя в физическом эксперименте, наблюдая за опытами,
демонстрациями, выполняя лабораторные работы, ученики должны знать,
что c физическими явлениями мы встречаемся не только в школе на
уроках, но и дома, на улице, повсюду. Поэтому очень важно, чтобы они
по всем основным темам курса физики выполняли домашний физический
эксперимент, т.е. определенную совокупность домашних практических
заданий c использованием подручного материала.
Ниже перечислены темы некоторых работ домашнего эксперимента,
приведены задания для учащихся 7 класса.
Строение вещества
Поставьте полную кружку c водой на плиту и наблюдайте за
нагреванием. B определенный момент вода начнет выливаться из кружки.
Ответьте на такие вопросы:
1. Что происходит с объемом воды?
2. Если объем воды изменится, то большое ли это изменение?
3. Почему происходит наблюдаемое явление?
Результаты работы: Объем воды увеличивается. Увеличение объема
воды небольшое. При нагревании объем воды становится больше, и она
вытекает из кружки, поскольку увеличивается расстояние между
молекулами.
Диффузия
B стакан с холодной водой добавьте каплю молока (йода, варенья) и
наблюдайте, что при этом происходит. Проделайте тот же опыт, взяв
стакан с горячей водой. Ответьте на такие вопросы:
1. Какая разница наблюдается в этих опытах?
2. Как можно объяснить наблюдаемые явления и те различия, которые
возникли в опытах?
Результаты работы: Варенье в горячей воде перемешивается с водой
быстрее, чем в холодной. B стакане варенье перемешивается с водой — это
явление называется диффузией. Так как в стакане с горячей водой
молекулы воды и варенья движутся быстрее, то и диффузия происходит
быстрее.
Взаимодействие между молекулами
Подвесьте на нити (горизонтально) небольшой листок плотной
бумаги и опустите его на поверхность воды. Затем аккуратно оторвите
листок от поверхности воды. Проделайте тот же опыт, заменив воду
растительным маслом. Ответьте на такие вопросы:
1. Требуется ли усилие, чтобы оторвать листок от воды?
2. Зависит ли приложенное усилие от рода жидкости?
З. Как можно объяснить наблюдаемые явления?
Результаты работы: Чтобы оторвать листок от поверхности жидкости,
требуется приложить некоторое усилие, поскольку между молекулами жидкости и
бумаги возникает взаимное притяжение. Чтобы оторвать листок бумаги от поверхности масла, требуется приложить большее усилие, потому что между
молекулами масла и бумаги взаимное притяжение больше, чем между
молекулами воды и бумаги.
Механическое движение
Понаблюдайте за движением стрелок настенных часов. Сделайте
следующее: нарисуйте траекторию движения конца часовой стрелки; измерьте
длину пути, которую проходит конец часовой стрелки за 30 мин; определите
вид движения конца часовой стрелки (равномерное или неравномерное,
прямолинейное или криволинейное).
Результаты работы: Траектория движения часовой стрелки — окружность.
Для измерения длины пути надо аккуратно положить нить вдоль траектории
движения стрелки часов, а затем измерить длину нити. Движение конца
стрелки часов равномерное и криволинейное.
Инерция
Возьмите наклонную плоскость (использовав дощечку, книгу и др.) и скатывайте по ней шарик (пластилиновый, стальной и т.д.) в песок или зерно.
Когда шарик остановится, выясните, зависит ли путь, пройденный
шариком по песку, от высоты наклонной плоскости, и если зависит, то какова
эта зависимость. Объясните этот опыт.
Результаты работы. Путь, пройденный шариком по песку, зависит от
высоты наклонной плоскости: чем выше наклонная плоскость, тем
больше длина пути шарика. Шарик, скатившись по наклонной плоскости, по
инерции продолжает двигаться. Чем выше была наклонная плоскость, тем
больше скорость шарика при вхождении в песок, т.е. шарик в этом случае
пройдет по песку больший путь.
Масса
Возьмите наклонную плоскость и скатывайте по ней в песок два
шарика различной массы. Выясните, зависит ли путь, пройденный
шариком, от его массы. Объясните этот опыт.
Результаты работы: Чем больше масса шарика, тем больший путь он
пройдет. Это объясняется тем, что при большей массе шарика больше его
инертность.
Плотность
Взяв два тела, имеющие одинаковую массу, но выполненные из разного
вещества (железо — пластилин, ластик — пластилин и др.), и погружал
каждое из них по отдельности и поочередно и стакан с водой, выясните, в
каком случае уровень моды в стакане повысится больше. Объясните этот
опыт.
Результаты работы: Уровень воды при погружении, в частности
пластилинового шарика, повышается больше, чем при погружении
железного шарика. Это происходит, потому что плотность пластилина
меньше, чем плотность железа, следовательно, при равных массах объем
пластилинового шарика больше, чем железного.
Давление
Положите на снег 2 доски разных размеров (по площади поверхности) и
последовательно (сначала на первую, а затем на вторую) встаньте на них.
Выясните, когда глубже провалишься в снег. Зависит ли это от площади
поверхности? Объясните опыт.
Результаты работы: Если площадь, на которую действует сила, больше,
то давление оказывается меньше. Поэтому и в снег провалишься меньше,
если встать на доску с большей площадью поверхности.
Выталкивающая сила
Возьмите две картофелины разных размеров и полностью погрузите их
в стакан с водой (сначала одну, а затем вторую). Выясните, какая
картофелина вытесняет больший объем воды и на какую картофелину
действует большая выталкивающая сила. Погрузите в стакан с водой
теннисный шарик и такого же размера картофелину . Почему шарик
плавает, а картофелина тонет?
Погрузите небольшую картофелину в насыщенный раствор соли.
Почему картофелина плавает?
Результаты работы: Картофелина большего размера вытеснит больший
объем воды. На картофелину большего размера действует большая
выталкивающая сила. На шарик и картофелину действует одинаковая
выталкивающая сила, но на картофелину действует большая сила тяжести.
B насыщенном растворе соли картофелина не тонет, поскольку на нее
действует выталкивающая сила, которая больше силы тяжести,
действующей на картофелину. При растворении соли в воде растет
плотность жидкости, а это увеличивает выталкивающую силу.