Автор: Короткова Татьяна Владимировна
«Ситуационные задачи при обучении физики»
Недостаточно владеть премудростью,
нужно также уметь пользоваться ею.
Цицерон.
Повышение качества образования и формирование у учащихся ключевых компетенций – важнейшая задача модернизации школьного образования, которая предполагает активную самостоятельную позицию учащихся в учении; развитие общеучебных умений и навыков: в первую очередь исследовательских, рефлексивных, самооценочных; формирование не просто умений, а компетенций, то есть умений, непосредственно сопряжённых с опытом их применения в практической деятельности, приоритетное нацеливание на развитие познавательного интереса учащихся, реализацию принципа связи обучения с жизнью.
Одним из приоритетных направлений работы является естественнонаучное, так как в настоящее время наблюдается существенное падение интереса учащихся ко всем предметам естественнонаучного цикла. Уменьшается число выпускников, которые хотят связать свое дальнейшее обучение с физико-техническими или различными технологическими специальностями; снижается уровень их подготовки, а это будущий научно-технический потенциал нашей страны.
Цель работы: повысить уровень формирования естественнонаучной грамотности школьников на уроках физики.
Общие подходы к понятию естественнонаучной грамотности.
Естественнонаучная грамотность – степень способности использовать естественно-научные знания, выявлять проблемы и делать обоснованные выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений.
Уровни естественнонаучной грамотности.
По результатам исследований PISA были установлены примерные уровни грамотности. [1].
Уровни грамотности.
SHAPE \* MERGEFORMAT
|
Нижний |
|
Средний |
|
Высокий |
Высокий уровень грамотности.
Высокий уровень естественнонаучной грамотности имеют учащиеся, которые, как правило, могут выполнить задания, в которых требуется объяснить явления на основе их моделей, проанализировать результаты ранее
Проведенных исследований, сравнить данные, привести научную аргументацию для подтверждения своей позиции или оценке различных точек зрения.
Средний уровень грамотности.
Средний уровень сформированности естественнонаучной грамотности имеют ученики, которые могут использовать естественнонаучные знания для объяснения отдельных явлений; выявлять вопросы, на которые могла ответить наука; определить элементы научного исследования; представить информацию, подтверждающую сформулированные в задании выводы.
Нижний уровень грамотности.
Нижний уровень естественнонаучной грамотности сформирован у учащихся, которые могут воспроизводить простые знания (термины, факты, простые правила), приводить примеры явлений и использовать основные естественнонаучные понятия для формулирования выводов или
подтверждения правильности уже сформулированных выводов.
Компетентность в решении проблем.
Однообразие, шаблон, формализм и скука ведут к снижению уровня грамотности учащихся и качества преподавания предмета, а полученные в процессе изучения разных предметов знания учащиеся не могут применить на практике. Это хорошо видно при выполнении учащимися логических заданий из ЕГЭ: большинство абитуриентов в этих вопросах допускают ошибки. Но с каждым годом логических заданий становится больше.
Если мы хотим дать подрастающему поколению шанс на успех, важно точно определить ключевые компетентности, которыми должны обладать обучаемые, чтобы подготовиться к самостоятельной жизни, к продолжению образования (умение сотрудничать, способность к общению, жизни в обществе и участию в нем; способность решать проблемы, способность самостоятельно организовывать свой труд, способность к использованию современных информационных и иных технологий).
Одна из составляющих качества современного образования – компетентность учащегося в решении проблем и задач, возникающих в жизненных ситуациях. Сформирована такая компетентность может быть в процессе решения проблем, связанных с повседневной жизнью и в этом плане огромным потенциалом обладают ситуационные и качественные задачи.
Качественные задачи по физике появились в русской методической литературе свыше 200 лет назад. Однако среди физиков нет единодушного мнения об их наименовании и определении. Предлагались самые различные названия: «практические задачи», «практические вопросы», «логические задачи», «устные задачи», «проверочные вопросы», «качественные вопросы» и другие. Такое разнообразие наименований свидетельствует о разносторонности методических достоинств данного типа задач, поскольку каждое из названий отражает какую-нибудь одну их сторону.
Все приведённые названия приблизительны. Термин «качественные задачи» также не вполне точен, потому что некоторые качественные характеристики явления находят своё объяснение в соответственных количественных соотношениях. Но этот термин подчёркивает главную особенность задач такого типа – внимание в них, акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления. Решаются такие задачи путём логических умозаключений, базирующихся на законах физики.
Ситуационные задачи – это задачи, связанные с практикой, позволяющие ученику осваивать интеллектуальные операции последовательно в процессе работы с информацией: ознакомление – понимание – применение – анализ – синтез – оценка.
В 1972 году профессор Давыдов В.В. предложил выделять ключевые ситуации в учебных предметах. С 2000 года кандидат физико-математических наук Гендейнштейн Л.Э начал использовать в школьном курсе физики ключевые ситуации. [4]
В Гарвардском университете уже давно применялся так называемый метод (case-studio), т.е. метод конкретных ситуаций (от анг. Case — случай, ситуация) — метод активного проблемного ситуационного анализа, основанного на обучении путём решения конкретных задач-ситуаций. Решение ситуационных задач позволяет учащимся осваивать интеллектуальные операции последовательно в процессе работы с информацией: ознакомление – понимание – применение – анализ – синтез – оценка; помогает развивать умения учащихся моделировать, проектировать и конструировать; также при этом достигается дифференциация обучения.
Суть заключается в том, что учащимся предлагают осмыслить реальную жизненную ситуацию, описание которой отражает не только какую-нибудь практическую проблему, но и актуализирует определенный комплекс знаний, который необходимо усвоить при разрешении данной проблемы. При этом сама проблема не имеет однозначных решений.
При использовании на уроках качественных и ситуационных задач знания формируются не до, а в процессе их применения на практике, что позволяет оптимизировать процесс обучения путем включения в его структуру задач, построенных на учебном содержании.
Специфика данного типа задач заключается в том, что она носит ярко выраженный практико-ориентированный характер, но для ее решения необходимо конкретное предметное знание или знание нескольких учебных предметов. Кроме этого, такую задачу сложно решить по готовому шаблону, не понимая сущности явления. Обязательным элементом задачи является проблемный вопрос, который должен быть сформулирован таким образом, чтобы ученику захотелось найти на него ответ.
Ситуационные задачи близки к проблемным и направлены на выявление и осознание способа деятельности. При решении ситуационной задачи учитель и учащиеся преследуют разные цели: для учащихся – найти решение, соответствующее данной ситуации; для учителя – освоение учащимися способа деятельности и осознание его сущности.
Успешное выполнение большинства заданий по биологии, на мой взгляд, связано с развитием такого общеучебного умения, как умение работать с текстом. Необходимо научить учеников умению внимательно прочитать некоторый связанный текст, выделить в приведенной в нем информации только те факты и данные, которые необходимы для получения ответа на поставленный вопрос.
Для развития естественнонаучной грамотности на уроках физики, считаю необходимым включать в содержание любой темы школьного курса физики задания на развитие общеучебных умений и навыков, так как они помогут мне достигнуть поставленной цели – научить детей «учиться для жизни», то есть выходить за пределы учебных ситуаций.
Проанализировав соответствующую литературу[6], привожу примерные модели таких учебных заданий.
Модели учебных заданий, направленные:
SHAPE \* MERGEFORMAT
|
На формирование знания учебного материала |
|
На формирование понимания изучаемого материала |
|
На формирование умений и навыков |
|
На развитие внимания |
|
На развитие мировоззрения |
|
|
на формирование знания учебного материала |
|
1 |
Определите, истинно или ложно данное утверждение (схема и т.д.) |
|
2 |
Найдите в тексте ключевые слова (слова – ориентиры) |
|
3 |
Разбейте текст на смысловые части и дайте заголовок каждой из них |
|
4 |
Найдите в тексте возможные ошибки |
|
5 |
Найдите дополнительный материал к данному тексту по теме в популярной литературе, энциклопедии и т. д. |
|
|
На формирование понимания изучаемого материала |
|
1 |
Приведите примеры и контрпримеры к понятию, явлению, правилу |
|
2 |
Прокомментируйте самостоятельное письменное выполнение, какого – либо задания |
|
3 |
Прочитайте словами данную символическую информацию (чертеж, схему, таблицу, рисунок) |
|
4 |
Перекодируйте известную словесную информацию (определение, понятие, правило и т.д.) в виде схемы, рисунка, таблицы и т.д. |
|
5 |
Составьте вопросы по данному материалу, теме |
|
6 |
Ответьте на вопросы, отражающие причинно – следственные связи: «Зачем», «Почему» и т.д. |
|
|
На формирование умений и навыков |
|
1 |
По условию задания установите, какие знания необходимо использовать для выполнения данного задания |
|
2 |
Выделите для себя из текста полезные новые знания |
|
3 |
Найдите ошибку в тексте, выявите ее сущность |
|
4 |
Ответьте на вопросы, связанные с действием и способом его осуществления: «Почему …», «Как …», «Каким образом …». |
|
|
На развитие внимания |
|
1 |
Продолжите предложенный текст |
|
2 |
Задайте вопросы по данному тексту |
|
3 |
Найдите ошибку в тексте, определении, схеме, таблице |
|
4 |
Дан перечень некоторых объектов, понятий и т.д., расположите их в определенном порядке |
|
|
На развитие мировоззрения |
|
1 |
Приведите примеры объектов, процессов реальной действительности, описываемых данным свойством, явлением и т.д. |
|
2 |
Составьте содержательную прикладную задачу на применение изученного материала. |
В данной работе я хочу представить модели заданий, направленные на развитие общеучебных умений и навыков, а значит и на развитие естественнонаучной грамотности учащихся, которые я использую на уроках в курсе «Физика. Механика. 9класс».
Развивающие задания смоделированы мною в соответствие с выше представленной таблицей.
При составлении заданий я опиралась на основные требования к уровню подготовки учащихся 9 класса, представленных в программе. При этом учитывала возрастные особенности шестиклассников. Психолого — педагогические особенности, как отдельного ученика, так и класса в целом.
СИСТЕМА УПРАЖНЕНИЙ И ЗАДАНИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА РАЗВИТИЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ УЧАЩИХСЯ 9 КЛАССА ПРИ ИЗУЧЕНИИ РАЗДЕЛА «МЕХАНИКА».
Проанализировав вышесказанное, я прихожу к выводу о необходимости повышения качества обучение в школе. А именно, считаю, что учителю необходимо учить детей не только академическим знаниям, но и умениям выделять идеи и методы деятельности, перестраивать известные приемы и находить новые приемы учебной деятельности. Выводить следствия, используя обобщенные связи между объектами и обобщенные приемы. Уделять как можно больше внимания вопросам решения прикладных задач, как в стандартных, так и в нестандартных ситуациях, самостоятельной работе школьников по использованию обобщенных приемов, справочников и других источников.
Всему в школе научить нельзя, поэтому школьник должен овладеть умениями исследовательской работы, в которой он использует различные источники информации для самообразования.
Качественные задания для 9 класса.
Раздел «Механика. Кинематика».
1. Два поезда. (Тема: «Относительность движения»)
Пассажир скорого поезда смотрит в окно на вагоны встречного поезда. В момент, когда последний вагон встречного поезда прошёл мимо его окна, пассажир ощутил, что его движение резко замедлилось. Почему?
Ответ: относительная скорость взаимного движения поездов равна сумме скоростей движений обоих поездов относительно земли. Эта скорость больше скорости движения одного поезда относительно неподвижных предметов.
2. Говорят, что Солнце восходит и заходит. Что в данном случае является телом отсчёта?
Ответ: система отсчета связана с линией горизонта.
3. Какие из приведенных зависимостей описывают равномерное движение?
Ответ: первая, 3,5.
4. По реке плывет весельная лодка и рядом с ней плот. Что легче для гребца: перегнать плот на 10м или на столько же отстать от него?
Ответ: явление в движущейся воде происходит таким же образом, как и в неподвижной.
5.Камень, брошенный в стоячую воду, порождает волны, разбегающиеся кругами. Какой формы получаются волны от камня, брошенного в текущую воду реки?
Ответ: Круговые. Бросим камень в неподвижную воду. Наблюдаемые волны круговые. Представим себе теперь, что вода движется – безразлично, с какой скоростью, равномерно или неравномерно, лишь бы движение это было поступательное. Что произойдёт с круговыми волнами? Они передвинутся параллельным перемещением, не претерпевая никакого искажения формы, то есть останутся круговыми.
6. Стоит ли бежать под дождем? Допустим, вам нужно перейти улицу под дождем, а зонта у вас нет. Как поступить: бежать или идти шагом? Если вы побежите, то проведете под дождем меньше времени. Тем не менее может случиться, что вы намокнете сильнее, чем если бы шли шагом, так как вы «набегаете» на дождевые струи. Попробуйте произвести грубый подсчет, рассматривая свое тело как прямоугольный параллелепипед соответствующих размеров. Зависит ли ваш ответ от того, какой идет дождь: косой или вертикальный? Если вам трудно ответить на этот вопрос, попробуйте сначала ответить на другой: как зависит скорость наполнения выставленного на дождь ведра от скорости ветра?
Ответ:
Предположим для простоты, что вы надели шляпу и поэтому капли дождя, падающие на голову вас не беспокоят. Тогда, если дождь идет навстречу или падает вертикально, следует как можно быстрее бежать к укрытию. Если же дождь бьет в спину, то нужно двигаться со скоростью, равной горизонтальной составляющей скорости дождевых струй.
7. Прыжки. Как высоко вы можете прыгнуть? Как рассчитать высоту прыжка? Прыгали ли бы вы выше, если бы у вас были более длинные ноги? Как нужно держать руки перед прыжком и как они должны двигаться при прыжке, чтобы высота прыжка увеличилась?
Как далеко вы можете прыгнуть? Некоторые спортсмены во время прыжка болтают ногами, как будто они едут на велосипеде. Помогает ли это? Под каким углом лучше всего отрываться от земли? Не равен ли он углу 45°, при котором максимальна дальность полета снаряда?
Почему при прыжках с шестом и прыжках в длину спортсмен делает рывок, а при прыжке в высоту бежит довольно медленно? Разве не во всех этих случаях в момент толчка нужно иметь максимальную скорость?
Одинаково ли вы можете прыгнуть в высоту и длину на морском побережье и в горах? Если высота над уровнем моря имеет значение, то не следует ли учитывать это при регистрации рекордов?
Ответ:
При прыжке с шестом спортсмен, чтобы прыгнуть как можно выше, должен максимально увеличить свою кинетическую энергию; в обычном же прыжке высота зависит в основном от последнего толчка, а не от кинетической энергии, приобретенной при разбеге. При прыжке в длину прыгун «болтает» ногами для того, чтобы скорректировать наклон туловища.
8. Масляные пятна на улицах.
На некоторых улицах, где скорость движения достаточно высока, масляные пятна на дороге имеют вид колец, а внутри них дорога остается чистой (рис.). При меньшей скорости движения пятна бензина напоминают собой просто кляксы. Почему возникают пятна кольцеобразной формы и как быстро при этом должны двигаться автомобили?
Ответ:
Когда от автомобиля отрывается капля масла, набегающий воздушный поток растягивает ее, надувает, словно поварской колпак, а затем прорывает середину у этого «колпака», и капля падает на дорогу, уже имея форму бублика.
9. На стёклах окон движущегося автобуса прямой дождь оставляет косые следы. Почему? Отчего эти следы имеют разный наклон?
ОТВЕТ: Относительно автобуса капельки воды участвуют в сложном движении в двух направлениях: вниз и навстречу автобусу. Задевая в процессе этого движения окно, капельки оставляют на нём следы. Наклон следов зависит от скорости автобуса и размеров капель; капли разных размеров падают с разной скоростью (ветер не учитывается).
10. На полу равномерно движущегося автобуса лежит арбуз, а над ним у крыши висит очень лёгкий резиновый шарик, надутый водородом. Как будут двигаться арбуз и шарик, если автобус затормозит? Сопротивление воздуха и трение о пол малы.
ОТВЕТ: Арбуз будет двигаться вперёд, шарик – назад.
Динамика.
1. Секреты игры в гольф. Как следует замахиваться клюшкой для гольфа, чтобы сообщить мячу максимальную скорость? Хотя большинство игроков предпочло бы, чтобы этот вопрос не выносился за пределы избранного круга, мы все же попытаемся ответить на него с помощью физики. Каким должен быть начальный угол отклонения клюшки? Когда нужно расслабить кисть руки? Должны ли руки, клюшка и мяч находиться в момент удара на одной прямой?
Ответ:
При ударе мяч приобретает тем большую скорость, чем больше момент силы, действующей на клюшку. Однако при данном конкретном значении момента скорость конца клюшки будет зависеть от того, как именно действуют силы. Согласно исследованию, чем дольше не распрямлять кисть руки, тем больше будет скорость конца клюшки. Правильный выбор времени, в течение которого кисть удерживается в согнутом состоянии, и умение добиться этого и составляют искусство игры в гольф, постичь которое стремятся игроки.
2. Движущийся стул.
. Как известно, движение центра масс тела может изменяться только под действием приложенной к телу внешней силы, однако вы можете проехать через комнату на стуле, не касаясь пола ногами. Если ваши судорожные движения на стуле связаны с внутренними силами, то чем же обусловлена внешняя сила?
Ответ:
Внешняя сила создается в результате трения между стулом и полом.
Когда вначале вы «бросаете» свое тело вперед, стул не скользит. В это время сила трения сообщает системе тело − стул ускорение, и центр масс системы приобретает скорость. В дальнейшем центр масс по инерции движется вперед, а сила трения направлена назад, препятствуя движению стула.
3. Почему возвращается бумеранг? Возвращающийся бумеранг сконструирован так, что, когда его бросают на большое расстояние, он возвращается обратно к тому, кто его бросил. Австралийские аборигены бросают бумеранг на 100 м, заставляя его при этом подниматься вверх примерно на 50 м и совершать в воздухе до пяти кругов. Невозвращающийся бумеранг, более удобный для охоты, летит обычно на расстояние до 200 м.
Обычный бумеранг по своей конструкции напоминает кривой банан. Обязательно ли бумеранг должен иметь такую форму? Можно ли сделать возвращающийся бумеранг Х− или Y−образным? Большинство бумерангов предназначены для бросания правой рукой. Какова разница между бумерангами для «правши» и для «левши»? Почему возвращается бумеранг (любой формы)? Почему при возвращении он делает мертвую петлю? Наконец, как зависит траектория полета бумеранга от его ориентации в момент броска?
Ответ.
Праворучный бумеранг бросают в вертикальной плоскости, придавая ему вращение вокруг горизонтальной оси. Поскольку бумеранг имеет профиль крыла, на него действует направленная вбок «подъемная сила», причем на верхнюю часть в большей степени, чем на нижнюю, так как верхняя часть движется в том же направлении, что и весь бумеранг, а нижняя − в противоположном. В результате возникает момент сил, стремящийся наклонить бумеранг, однако он не наклоняется, а весь смещается вбок, сохраняя вертикальное положение. Если смещение будет достаточно большим, то бумеранг совершит полет по замкнутому кругу.
4. Блокирование колес. Если вам нужно быстро остановить машину, следует ли резко нажать на педаль тормоза и заблокировать колеса? (Опытные водители рекомендуют при торможении на скользкой дороге не выключать сцепления, т. е. не отсоединять колеса от двигателя. Попробуйте объяснить, почему такой способ торможения безопаснее.)
Ответ:
Коэффициент трения скольжения меньше коэффициента трения покоя. Поэтому, когда колеса крутятся, со стороны дороги на них действует большая сила трения, чем в том случае, когда они скользят. На сухом ровном асфальте коэффициент трения покоя (колеса не проскальзывают) достигает 0,8, тогда как при скольжении он не превышает 0,6. Когда начинается скольжение («блокирование» колес), асфальт и шины могут расплавиться, и тогда автомобиль будет двигаться по тонкому слою жидкости. Чтобы затормозить, автомобиль с «блокированными» колесами (при прочих равных условиях) должен пройти расстояние, на20 % большее, чем при вращающихся колесах. Поэтому автомобиль останавливается быстрее всего, если к тормозам прикладывать усилие, чуть меньшее того, при котором колеса блокируются.
При скольжении колес возникает опасность бокового «заноса» автомобиля, так как при этом движение вбок может быть вызвано даже очень малой силой.
5. Удары «каратэ». В секции каратэ учат «короткому» удару кулаком, ногой или ребром ладони. Такой удар направлен на несколько сантиметров в глубь тела противника. Обычные же удары, наносимые в какой-нибудь уличной драке, нацелены на поверхность тела. Какой удар наносит большие повреждения? Можете ли вы при помощи грубого расчета доказать, что человек, владеющий приемами каратэ, способен таким коротким ударом разбить деревянную доску, кирпич, кость? Подумайте также, как нужно ударять молотком по гвоздю, который вы забиваете в легкую фанерную перегородку?
Ответ:
Обычный удар причиняет сравнительно небольшой ущерб, так как в основном он сводится просто к толчку противника. Резкий удар каратэ нацелен на несколько сантиметров в глубь тела, поэтому рука соприкасается с телом в тот момент, когда она имеет максимально возможную скорость.
При резком коротком ударе рука взаимодействует с небольшим участком тела, сообщая ему большие ускорения и, следовательно, вызывая большие деформации. При обычном («затянутом») ударе ускорение сообщается большому участку тела (масса которого соответственно велика). При этом как получаемое им ускорение, так и его деформация невелики.
6. Трение и автомобильные гонки. Во время автомобильных гонок результаты оцениваются в первую очередь по двум главным показателям: максимальной скорости автомобиля и времени прохождения им дистанции в четверть мили. Чтобы увеличить сцепление колес с дорогой, перед стартом под задние колеса подливают липкую жидкость. Однако увеличение трения, как оказывается, влияет на время, затрачиваемое на прохождение дистанции, но мало влияет на максимальную скорость. Почему?
Ответ:
Вначале скорость зависит от сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием. Чем лучше сцепление, тем меньшее время затрачивается на прохождение начальной части дистанции, однако в дальнейшем сцепление влияет на скорость незначительно (изменение скорости не превышает нескольких процентов). Максимальная скорость, которой автомобиль достигает на финише, определяется мощностью двигателя.
7. Молотки. Каким молотком − легким или тяжелым − должен пользоваться скульптор для работы с долотом? Каким молотком лучше забивать гвозди? Когда упругий удар (с отдачей молотка) выгоднее неупругого? Тяжелее или легче сваи должен быть копёр для забивания свай? Ответить на эти вопросы вам, наверное, поможет интуиция, но ее следует подкрепить расчетами.
Ответ:
Если цель состоит в том, чтобы деформировать предмет (как, например, при ковке), то предпочтительней неупругий удар. При каждом таком ударе молоток теряет тем большую часть своей энергии, чем меньше его масса. Поэтому при ковке лучше пользоваться легким молотком. При забивании сваи желательно передать ей возможно большую кинетическую энергию и возможно меньшую энергию терять на деформацию. Следовательно, в этом случае лучше пользоваться тяжелым молотом.
8. Если бы вам представилась возможность выбирать между нормальными и широкими шинами без протектора, то какие бы вы предпочли с точки зрения лучшего торможения?
Во время гонок серийных автомобилей на их задние колеса часто надевают широкие шины без протектора. Почему?
Ответ:
Сила трения между шиной и дорожным покрытием не зависит от площади контакта, так что широкие шины без протектора ничем не лучше узких. Если колеса автомобиля пробуксовывают, когда он трогается с места (так во время гонок бывает на старте), то широкие шины имеют определенное преимущество, потому что у них нагрев распределяется по большей площади и, следовательно, снижается вероятность того, что шина расплавится (при плавлении шины сильно уменьшается коэффициент трения
9. «Вес времени». Зависит ли вес песочных часов от того, течет в них песок или нет? Не должны ли часы весить меньше, когда часть песка в них свободно падает?
Ответ:
Когда песок сыпется, вес песочных часов не меняется, несмотря на то, что часть песка находится в воздухе. Вес этой части компенсируется силой, с которой песок ударяет о донышко часов. Интересно, что будут показывать весы в тот момент, когда песок только начинает сыпаться или когда падает последняя крупинка?
10. При встряхивании медицинского термометра столбик ртути опускается. Как это можно объяснить?
Ответ: ртуть продолжает двигаться вниз по инерции, в то время когда рука удерживает термометр.
Работа. Мощность. Энергия.
1. Загадка гвоздя.
Гвоздь забили в бревно, затем вытащили его. Одинаковую ли при этом совершили механическую работу?
Ответ: При забивании гвоздя совершили большую работу, так как нужно было не только преодолевать силу трения, но и разрывать волокна дерева.
2. Поднятие штанги.
Штангист «взял» в рывке штангу. Одинаковые ли механические работы были произведены силой, приложенной к штанге, на первой и второй половине её подъёма?
Ответ: На первой половине пути подъёма была произведена большая механическая работа, так как в начале поднятия приложенная к штанге сила была большей её веса. Объясните почему .
3. Перетягивание каната.
Два мальчика, соревнуясь в перетягивании каната, тянут его в разные стороны. Один из них перетянул канат на себя. Сравните механические работы сил, приложенных к канату.
Ответ: Работы сил, приложенных к канату одинаковы. Силы, приложенные к канату одинаковы. У одного мальчика направление силы, приложенной к канату, совпадает с направлением его перемещения, а у другого – противоположно. Поскольку пути, на которых действую силы, одинаковы, то работы этих сил равны. В данном случае можно сказать, что работы, совершённые мальчиками, одинаковы.
4. Работа трения покоя.
Может ли механическую работу совершить сила трения покоя?
Ответ: Может. Показать это можно на следующем примере. На полу железнодорожного вагона стоит груз. Поезд начал двигаться. Груз под действием силы трения, действующей между ним и полом, переместится вместе с вагоном, не двигаясь относительно него. После того как вагон переместится на некоторое расстояние, груз приобретёт энергию. Эту энергию он, очевидно, приобрёл за счёт работы, совершённой силой трения покоя.
5. Миф об Атласе.
Понятие работы как физической величины, введённое в механике, только до известной степени согласуется с представлением о работе в житейском смысле. Действительно, например, работа грузчика по подъёму тяжести расценивается тем больше, чем больше поднимаемый груз и чем на большую высоту он должен быть поднят.
Однако с той же житейской точки зрения мы склонны называть «физической работой» всякую деятельность человека, при которой он совершает известные физические усилия. Но, согласно даваемому в механике определению, эта деятельность может и не сопровождаться работой.
Атлас или Атлант – в древнегреческой мифологии могучий титан, держащий на плечах небесный свод. Является символом выносливости и терпения. В известном мифе об Атласе, поддерживающем на своих плечах небесный свод, люди расценивали эти усилия как колоссальную работу. Совершается ли в этом случае работа?
Ответ: Для механики здесь нет работы, и мышцы Атласа могли бы быть попросту заменены прочной колонной.
6. Судно в море и реке.
Судно перешло из реки в море. При этом мощность, развиваемая двигателями, и число оборотов винта не изменилась. Изменилась ли скорость движения судна относительно воды? (Вязкость речной и морской воды считать одинаковой.)
Ответ: Скорость движения судна в морской воде увеличилась. Плотность морской воды больше плотности пресной, поэтому глубина погружения судна в воду уменьшится. Следовательно, уменьшится сопротивление воды движению судна.
7. Кто поднял аэростат?
За счёт какой энергии совершается работа по подъёму аэростата?
Ответ: За счёт потенциальной энергии сжатого воздуха атмосферы (внизу у основания аэростата воздух сжат больше, чем у его вершины).
8. Почему меньше скорость?
Почему скорость воды, выходящей из гидротурбины, меньше, чем входящей?
Ответ: Скорость выходящей из турбины воды становится меньше, так как гидротурбина совершает работу за счёт убывания кинетической энергии потока воды.
Каков источник энергии, за счёт которой производится помол зерна на водяной мельнице? Водяные мельницы использовались в стародавние времена не только для помола зерна. Поинтересуйтесь областями применения водяных двигателей самостоятельно и подготовьте на эту тему сообщение.
10. Отрицательная энергия.
Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?
Ответ: Да. Потенциальная энергия зависит от выбора начального уровня.
Колебания и волны. Звук.
1. Скрипящий мел.
1. Почему так ужасно скрипит мел, если мы неправильно держим его, когда пишем на доске? Как влияет на скрип положение мела относительно доски и чем определяется частота издаваемого им звука? Почему скрипят двери и почему визжат шины автомобиля, когда он резко трогается с места?
Ответ:
Скрип и визг в рассмотренных случаях обусловлены «зацеплением и соскальзыванием». Так, мел, когда его неправильно держат, вначале зацепляется за доску, но когда пишущий достаточно сильно нажимает на мел, он внезапно соскакивает и начинает вибрировать, периодически «зацепляясь» за доску и вновь соскальзывая. Вследствие этого и возникает скрип.
2. «Поющий бокал». Почему винный бокал «поет», если провести мокрым пальцем вдоль его края? Что именно вызывает звучание бокала и почему палец при этом должен быть влажным и не масляным? Что определяет частоту звука? Каковы колебания кромки бокала: поперечные или продольные? Наконец, почему пучности (максимумы) колебаний поверхности вина в бокале смещены вдоль кромки бокала на45° от точки, в которой палец касается кромки?
Ответ:
Палец возбуждает продольные колебания, распространяющиеся вдоль кромки. При этом возникают также поперечные колебания, перпендикулярные кромке. Последние вызывают движение жидкости. Пучности поперечных колебаний, а следовательно, и пучности колебаний жидкости, расположены в 45° от пучностей продольных колебаний. Так как в том месте, где палец касается кромки бокала, находится пучность продольных колебаний, пучность колебаний жидкости смещена от пальца вдоль кромки бокала на 45°.
3. Ревущие дюны. Еще более странным кажется «рев», который издают порой песчаные дюны. Совершенно неожиданно в тишине пустыни дюна вдруг начинает «реветь» с такой силой, что приходится кричать, чтобы тебя могли услышать твои спутники. Ключ к разгадке, возможно, следует искать в том, что в этот момент на подветренной стороне дюны происходит осыпь песка. В таких осыпях нет, конечно, ничего особенного: именно таким образом дюна передвигается по пустыне. Быть может, при некоторых условиях осыпь вызывает сильные вибрации песка, сопровождающиеся «ревом»?
Ответ:
В обоих случаях звук, по-видимому, обусловлен колебаниями песка, которые возникают, − когда отдельные его слои сдвигаются относительно друг друга. Песок под ногой вдавливается вглубь, а при осыпи один слой песка скользит по другому. Хотя механизм возникновения звука пока остается неясным, по-видимому, «поет» песок, состоящий преимущественно из круглых песчинок одинакового размера.
4. Физика Качелей. Когда вы качаетесь на качелях, то вначале раскачиваете их до нужной высоты, а затем лишь поддерживаете движение. Как вы достигаете этого? Что нужно сделать, чтобы висящие неподвижно качели начали раскачиваться? Одинаково ли вы раскачиваетесь стоя и сидя?
Можно ли на хорошо смазанных качелях раскачаться так, чтобы перелететь через верх, или есть какой-то предел размаху качелей?
Когда вы будете отвечать на эти вопросы, попытайтесь рассмотреть по отдельности качели, подвешенные на цепях или веревках, и качели, укрепленные на жестких стержнях. Какую работу вы совершаете, раскачивая покоящиеся вначале качели до какой-то максимальной высоты?
Решение.
Вы можете раскачивать качели, поднимая свой центр тяжести (то есть выпрямляя ноги, когда вы раскачиваетесь стоя, или поджимая их, когда вы раскачиваетесь сидя) всякий раз, когда качели находятся в нижней точке. За счет совершаемой работы увеличивается энергия качелей и, следовательно, амплитуда качания. Труднее объяснить, как качели выводятся из состояния покоя. Отклоняясь назад и на мгновение как бы падая, вы приобретаете кинетическую энергию и сообщаете качелям момент импульса, при этом систему человек − качели можно рассматривать как двойной маятник. Затем, отклонившись на длину вытянутых рук, вы прекращаете падение и качаетесь вместе с качелями, как простой физический маятник, пока не получите возможности снова отклониться назад.
5. Отряд на мосту.
Это случилось в 1831 г. По подвесному мосту близ города Манчестера в Англии проходил военный отряд, маршируя в такт с колебаниями моста. В результате мост обрушился. С тех пор во всех военных подразделениях, перед тем как они входят на мост, стали подавать команду «сбить ногу». Как обычно объясняют опасность, возникающую при маршировке по мосту, и насколько она реальна? Попробуйте сделать численную оценку.
Ответ:
Четкий ритм шага военных при марше по мосту может попасть в резонанс с собственными колебаниями моста. Хотя каждый шаг сообщает колебаниям моста очень небольшую дополнительную энергию, при наличии резонанса энергия будет суммироваться и накапливаться; в результате амплитуда колебаний моста может увеличиться настолько, что мост рухнет.
6. Как уменьшить качку корабля? Обычно качка корабля создает лишь неприятные ощущения; однако, если волны начинают раскачивать корабль с частотой, совпадающей с его собственной, качка становится опасной. Поэтому на некоторых кораблях устанавливают цистерны, которые частично заполняются водой и служат для уменьшения опасности (рис.).
Размеры таких цистерн тщательно рассчитывают и подбирают так, чтобы собственная частота колебаний находящейся в них воды совпадала с резонансной частотой корабля.
Не кажется ли вам это странным? Ведь если собственные частоты колебаний воды в цистерне и корабля совпадают, то каким образом такие цистерны могут уменьшить качку корабля?
Ответ:
Бортовая качка корабля отстает по фазе на 90° от ударов волн. Колебания воды в цистернах имеют ту же резонансную частоту, что и колебания корабля, но отстают по фазе от бортовой качки еще на 90°. (Почему?) Поэтому колебания воды в цистернах отстают по фазе от ударов волн на 180°, то есть совершаются в противофазе, противодействуя тем самым бортовой качке корабля.
7. Рэлеевские волны дальность и интенсивность отражение
31. Таинственная галерея шепотов. Лорд Рэлей первым объяснил загадку галереи шепотов, расположенной под куполом лондонского собора Святого Павла. На этой большой галерее очень хорошо слышен шепот. Если, например, ваш приятель шепнул что-нибудь, обернувшись к стене, то вы услышите его, в каком бы месте галереи ни стояли (рис.).
Галерея шепотов (в разрезе)
Как ни странно, вы слышите его тем лучше, чем более «прямо в стенку» он говорит и чем ближе к ней стоит.
Сводится ли эта задача просто к отражению и фокусировке звука? Чтобы исследовать это, Рэлей изготовил большую модель галереи. В одной точке ее он поместил манок − свистульку, которой охотники приманивают птиц, в другой − пламя, которое чутко реагировало на звук. Когда звуковые волны от свистульки достигали пламени, оно начинало мерцать и таким образом служило индикатором звука. Вы, наверное, нарисовали бы путь звука так, как показано стрелкой на рис.
Модель галереи шепотов, сделанная Рэлеем. Звук свистка заставляет пламя мерцать.
Но, чтобы не принимать это на веру, представьте себе, что где-то между пламенем и свистулькой у стены галереи помещен узкий экран (рис.)
Если у стенки модели галереи установлен тонкий экран, пламя не реагирует на звуки свистка.
в). Если ваше предположение относительно хода звуковых волн верно, то при звуке свистульки пламя все равно должно мерцать, так как экран, казалось бы, находится в стороне! Однако в действительности, когда Рэлей установил этот экран, пламя перестало мерцать. Каким-то образом экран преградил путь звуку. Но как? Ведь это всего лишь узенький экранчик и расположен он вроде бы в стороне от пути звука. Полученный результат дал Рэлею ключ к разгадке секрета галереи шепотов.
Ответ:
Непрерывно отражаясь от стен купола, звуковые волны распространяются в узком поясе вдоль стены. Звук при этом распространяется как бы в цилиндрическом волноводе и его интенсивность убывает с расстоянием значительно медленнее, чем при распространении в открытом пространстве. Если наблюдатель стоит внутри этого пояса, он слышит шепот. За пределами этого пояса, дальше от стены, шепот не слышен. Шепот слышен лучше, чем обычная речь, так как он богаче звуками высокой частоты, а «пояс слышимости» для высоких частот шире.
8. 30. Эхо. Несомненно, вы знаете, что такое эхо. Это отражение звуковых волн от какого-либо удаленного предмета, не так ли? Но объясните, почему порой частота отраженного звука, который приносит эхо, оказывается выше, чем частота исходного? Почему эхо от высокого звука обычно громче и отчетливее, чем от низкого? Как близко к отражающему предмету можно встать, чтобы еще слышать эхо?
Ответ:
Рассеяние звука на предметах, размер которых мал по сравнению с длиной волны, обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Поэтому звуки более короткой длины волны (высокой частоты) рассеиваются сильнее, чем звуки большой длины волны (низкой частоты). Эхо от крика будет иметь более высокий тон, поскольку высокочастотные звуки лучше отражаются от препятствий и при возвращении имеют большую интенсивность.
9. Молния без грома. Нередко мы видим вспышку молнии, но не слышим грома. Как правило, раскаты грома редко распространяются на расстояния более 25 км. Почему? Неужели 25 км − такое уж большое расстояние для звука? Нет, орудийные выстрелы и разрывы снарядов доносятся значительно дальше. Почему же на таком расстоянии не слышен гром?
Ответ: звуковые волны, возникающие при разряде молнии, отклоняются вверх в теплых слоях воздуха у поверхности земли. За пределами области радиусом примерно 25 км звук отклоняется настолько, что уже не слышен на земле.
10. Помешивая ложечкой в кофейной чашке. Размешивая в чашке растворимый кофе или растворимые сливки, постучите по краю чашки ложечкой. Тон звука, который вы при этом слышите, резко меняется при добавлении порошка, а также в процессе размешивания. Почему?
Постучите по краю пивной кружки, пока садится пена. Тон звука тоже меняется. Почему?
Вы скажете, что, возможно, пена или порошок поглощают звук, вызываемый постукиванием. Допустим, но должна ли тогда меняться высота тона или только громкость звука?
Ответ:
При растворении порошка содержащийся в нем воздух высвобождается. Поскольку скорость звука в воздухе меньше, чем в воде, скорость звука в воде с большим содержанием воздуха ниже, чем в воде, где воздуха мало. Когда в сосуде много воздуха, резонансная частота (которая пропорциональна скорости звука) оказывается пониженной. Поэтому мы слышим более низкий тон.
Пузырьки значительно увеличивают поглощение и рассеяние звука. Мелкие пузырьки, которые остаются в воде после всплывания более крупных, поглощают в основном средние и высокие частоты.
Ситуационные задачи.
1. «Задача о двух яйцах» (Тема: «Относительность движения».)
Держа в руках яйцо, вы ударяете по нему другим. Оба яйца одинаково прочны и сталкиваются одинаковыми частями. Которое из них должно разбиться: ударяемое или ударяющее? Вопрос поставлен был несколько лет назад американсим журналом «Наука и изобретения». Журнал утверждал, что разбивается чаще яйцо ударяющее. Верно ли это утверждение?
Ответ: нет. Результат столкновения не зависит от того, какое из них мы считаем неподвижным и какое – движущимся. Оба яйца находятся в одинаковом состоянии движения относительно друг друга: они взаимно сближаются.
2. Конструирование задачи на основе школьного учебника Физика. Тема «Сила трения». Вопрос в конце параграфа: «Как уменьшить трение?»
Задание.1) Приведите примеры проявления силы трения в жизни. Укажите пользу и вред силы трения, подтвердите свои суждения конкретными примерами.
2) Предложите способы увеличения силы трения при движении человека в гололед. Оцените их эффективность. Определите, какое из решений является оптимальным лично для вас.
3) Предложите способы уменьшения трения при перемещении тяжелой мебели по поверхности пола. Разработайте и проведите эксперимент, подтверждающий эффективность предлагаемых вами способов. Определите возможные критерии оценки предлагаемых вами способов.
4) Используя содержание текста, предложите способ увеличения крепости пришиваемой пуговицы.
5) Напишите эссе, в котором предложите возможный (наиболее вероятный) сценарий развития событий при условии исчезновения силы трения. Опишите выгоды от трения и недостатки от его отсутствия.
3. Звук вокруг нас полезный и вредный
Нам известно, что такое звук. Рассмотрим влияние звука на живые организмы и их последствия.
1. В 1938 г. Американские исследователи Г.Пирс и Д. Гриффин, применив специальную аппаратуру, установили, что великолепная ориентировка летучих мышей в пространстве связана с их способностью, воспринимать эхо. Оказалось, что во время полета мышь излучает короткие ультразвуковые сигналы на частоте около 8•104Гц, а затем воспринимает эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых. Д. Гриффин назвал способ ориентировки летучих мышей по ультразвуковому эху ЭХОЛОКАЦИЕЙ.
Как ты думаешь, почему эти ученые назвали способ ориентировки летучих мышей эхолокацией? Приведи примеры живых существ, которые используют этот способ ориентировки. Где еще используется подобный принцип обнаружения объекта?
2. Американские ученые обнаружили, что тигры используют для коммуникации друг с другом не только рев, рычание и мурлыканье, но также и инфразвук. Они проанализировали частотные спектры рычания представителей трех подвидов тигра – уссурийского, бенгальского и суматранского – и обнаружили в каждом из них мощную инфразвуковую компоненту. По мнению ученых, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 км, поскольку распространение инфразвуковых сигналов менее чувствительно к помехам, вызванным рельефом местности.
Как ты считаешь, в чем отличие ультразвука и инфразвука от звуковых волн, воспринимаемых человеком? Почему инфразвук, в отличие от обычного звука, позволяет тиграм общаться на столь далеких расстояниях? Какие известные вам свойства волн проявляются в данном случае?
3. Обычнодля обозначения того, что мы слышим, используются два близких по смыслу слова: «звук» и «шум».
Звук – это физическое явление, вызванное колебательным движением частиц среды.
Шум – представляет собой хаотичное, нестройное смешение звуков, отрицательно действующее на нервную систему. Воздействие шума на человека определяется его уровнем (громкостью, интенсивностью) и высотой составляющих его звуков, а также продолжительностью воздействия.
|
Источник шума, помещение |
Уровень шума, дБ |
Реакция организма на длительное акустическое воздействие |
|
Листва, прибой |
20 |
Успокаивает |
|
Шум внутри здания рядом с магистралью |
60 70 |
Появляется чувство раздражения, утомляемость, головная боль |
|
Реактивный самолет на высоте 300 м |
95 100 |
Постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс (угнетенность, возбужденность, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония |
|
Плеер |
114 175 |
Вызывает звуковое опьянение на подобие алкогольного, нарушает сон, разрушает психику, приводит к глухоте |
Сравните громкость звука плеера с техническими устройствами, указанными в таблице. Согласен ли, ты с выводами скандинавских ученых, которые считают, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя и не всегда догадывается об этом?
4. В диапазоне слышимых человеком звуков самое неблагоприятное воздействие оказывает шум, в спектре которого преобладают высокие частоты (выше 800 Гц). Звуки сверхнизких частот, которые мы даже и не слышим (инфразвуки), также опасны для организма человека. Частота в 6 Гц может вызвать ощущение усталости, тоски, морскую болезнь, при частоте в 7 Гц может даже наступить смерть от внезапной остановки сердца.
Доказано, что попадая в естественный резонанс работы какого-нибудь органа, инфразвуки могут разрушить его, например, частота в 5 Гц разрушает печень.
Ты наверно, испытывал неприятные ощущения при длительной езде в автобусе, при плавании на корабле или качании на качелях, если собственная частота вашего вестибулярного аппарата близка к 6 Гц? Каковы они, опиши? Какое физическое явление в этом случае проявляется?
5. Человек, находящийся в помещении, воспринимают не только прямые звуковые волны, создаваемые непосредственного источником звука, но и волны, отраженные потолком и стенами помещения. Понятно, что отраженные волны слышны с некоторым запаздыванием, так как их путь длиннее пути прямых волн.
Разреши сомнения.
Одни считают, что отраженные сигналы играют только отрицательную роль, создавая помехи восприятию основного сигнала, а другие считают такое представление неправильное. Выскажи свое мнение, аргументируя его.
6. Излученная источником звуковых колебаний энергия, распространяясь в закрытом помещении, частично отражается разнообразными преградами, а частично поглощается ими. Ту часть энергии, которая по каким-либо причинам не отразилась от препятствий, считают поглощенной. Различные по характеру и свойствам преграды характеризуются коэффициентом поглощения звука, который представляет собой отношение поглощенной энергии к полной энергии, падающей звуковой волны. Коэффициенты поглощения звука для некоторых материалов на различных частотах приведены в таблице.
|
Материал |
Коэффициент поглощения звука на данной частоте, Гц |
|||||
|
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
|
|
Шерсть (640 г на 1 м2) |
0,04 |
0,07 |
0,18 |
0,22 |
0,32 |
0,35 |
|
Войлок толщиной 1 см |
0,10 |
0,20 |
0,52 |
0,71 |
0,66 |
0,44 |
|
Ковер |
0,09 |
0,07 |
0,20 |
0,35 |
0,43 |
0,44 |
|
Штукатурка на деревянной основе |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,03 |
Если бы ты стал строить современный коттедж, какие материалы ты бы использовал, чтобы уменьшить шум от проезжающих автомобилей?
7. Назовите существующие простые административные меры по борьбе с шумом. Как борются с шумом с помощью технических средств?
8. Составь тезисы выступления на школьной конференции по теме « О пользе и вреде звуков и шумов на живые организмы».
Таблица самооценки.
|
№ задания |
Оценка (балл) |
За что дается оценка(балл) |
|
1 |
0 |
Нет ответа на вопрос, или не верный ответ |
|
1 |
Даны ответы не на все вопросы или нет обоснования |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
2 |
0 |
Нет ответа на вопрос, или не верный ответ |
|
1 |
Даны ответы не на все вопросы или нет обоснования |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
3 |
0 |
Нет ответа на вопрос, или не верный ответ |
|
1 |
Даны ответы не на все вопросы или нет обоснования |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
4 |
0 |
Нет ответа на вопрос, или не верный ответ |
|
1 |
Даны ответы не на все вопросы или нет обоснования |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
5 |
0 |
Ответ отсутствует или неправильный |
|
1 |
Ответ правилен, но обоснования отсутствует или неверно |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
6 |
0 |
Ответ отсутствует или неправильный |
|
1 |
Ответ правилен, но обоснования отсутствует или неверно |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
7 |
0 |
Ответ отсутствует или неправильный |
|
1 |
Ответ правилен, но обоснования отсутствует или неверно |
|
|
2 |
Ответы на все вопросы, аргументированы |
|
|
8 |
0 |
Нет ответа |
|
2 |
Составлены тезисы выступления |
Ответы и решения к задачам
Задача 1.
Я думаю, что способ ориентировки летучих мышей назван эхолокацией, так как он связан с их способностью воспринимать эхо, эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих в близи объектов. То есть у летучих мышей есть способность принимать сигналы и реагировать на них. Этот способ используют дельфины. Этот принцип обнаружения объектов используется в радаре, в эхолоте.
Задача 2.
Отличие ультра- и инфразвука от звуковых волн в том, что они разной частоты. Инфразвук – это низкочастотные волны, а ультразвук – высокочастотные волны, которые не воспринимаются нашими ушами.
Инфразвук позволят тиграм общаться на столь дальних расстояниях, так как распространение инфразвуковых сигналов менее чувствительно к помехам, воззванным рельефом местности. Свойства волн, которые проявляются в данном случае: огибание, поглощение, отражение.
Задача 3.
По табличным данным громкость звука плеера 114 дБ. Сравнивая громкость плеера с другими техническими устройствами, например с громкостью звука телевизора, поезда метро, мотоцикла, реактивного самолета, оказалось больше. Да я согласна с выводами скандинавских ученых. Так как в настоящее время каждый пятый подросток пользуется многими техническими устройствами (плеер, телевизор, компьютер), а так же походы на дискотеки, где бывает очень шумно. Из-за чего у многих нарушатся психика, сон, что и приводит к постепенному ослаблению слуха, а затем глухоте. Хотя на самом деле ни каждый, догадывается, что все эти факторы отрицательно влияют на здоровье.
Задача 4.
Да испытывала. Мои ощущения: от езды в автобусе иногда, закладывает уши, ощущение усталости; при качании на качелях – головокружение, тошнота, смена настроения, замирание сердца и дыхание. Физическое явление в этом случае – естественный резонанс, то есть частота колебания некоторых органов совпадает с частотой вынужденных колебаний, амплитуда колебаний органов увеличивается и это приводит к данным эффектам.
Задача 5.
Я считаю, что в некоторых случаях отраженные сигналы могут улучшить, а в других случаях ухудшить качество звучания. Если время задержки, отраженных сигналов не которое критическое значение, то отраженный сигнал усиливает основной сигнал и обогащает его звучание. Если время задержки, отраженных сигналов во много раз меньше или наоборот во много раз больше критического значения, то это проводит к сильному искажению основного сигнала – звук теряет свою красочность становится неприятным.
Задача 6.
По таблице я могу судить, что лучшим материалом для строительства катеджа является дерево. Причем чтобы уменьшить шум от проезжающих автомобилей дом нужно оштукатурить, так как коэффициент поглощения звука на разных высотах, для этих материалов практически одинаково. Но если дом построить из кирпича, то внутри обязательно на стенах и полах нужно положить коры или войлочные покрытия, так как ковер и войлок имеют хорошие коэффициенты поглощения звука. У войлока, чем больше частота звука, тем больше коэффициент поглощения звука. У ковра то же с повышения частоты коэффициент поглощения увеличивается, но поменьше чем у войлока.
Задача 7.
С шумом борются простыми административными мерами:
– в городах запрещено пользоваться автомобильными сигналами;
– запрещены полёты самолетов над городом.
Борются с шумами и с помощью технических устройств. Так, все автомобили, мотоциклы снабжены глушителями. Сажают деревья и кустарники.
Задача 8.
Тезисы:
Шум вредно отражается на состоянии здоровья человека, прежде всего, снижается слух, состояние нервной и сердечно сосудистой системы. Находиться в полной тишине то же вредно. Лучше окружать себя красивой приятной музыкой и не забывать, чаще наслаждаться природным шумом – пением птиц, шелестом листвы. Это благотворно сказывается на состояние нервной системы и здоровья в целом.
Школьникам не шуметь на уроках, так как шум непросто мешает восприятию материала, но и вредно влияет на здоровье. Издавать меньше визгов и криков, которые при коллективном исполнении почти сравнимы с шумом, издаваемым реактивным самолетом. Больше мелодичных звуков виде песен, стихов, приятного и не громкого смеха.
Надо бороться с вредным влиянием шума путем контроля уровня шума, а так же при помощи специальных мер по снижению уровня шума. Поскольку одним из основных источников шума является автомобильный транспорт, можно предложить больше ходить пешком, пользоваться велосипедами, прогулки на свежем воздухе полезны для здоровья, они укрепляют сердечно-сосудистую системы. Регулярно сажать деревья. Они и кислород производят, помогая решать проблемы загрязнения воздуха и защищают от шума.
4.Гром и молния.
При сильном ливне с грозой есть вероятность удара молнии. В этом случае от грозовой тучи к земле проходит сильный электрический разряд. Зимой эта вероятность больше, чем летом. Это происходит из-за того, что грозовой ливень зимой проходит намного ближе к поверхности земли, чем летом. Сила разряда зимой также больше, чем летом.
1) Почему сила разряда больше зимой, чем летом?
При грозе сначала видна вспышка молнии, а спустя некоторое время слышен удар грома. Для того, чтобы определить, на каком расстоянии находится от тебя гроза, необходимо посчитать время между вспышкой и ударом. Примечание: гроза находится на расстоянии 1 км от тебя, если время 3 секунды.
2) Насколько далеко находится от тебя гроза, если время между вспышкой молнии и ударом грома 6 секунд?
При грозе советуют: 1. Выньте вилки из розеток. 2. Избегайте контакта с проводами/трубами, ведущими с улицы (газ, вода).
3) Какие 2 последствия могут случиться, если не последовать этим советам? В шкафу для счетчика электричества имеются два вида защиты от удара молнии в электросеть: предохранители и переключатель заземления. 4. Поясните, от какой опасности предохраняют эти две защиты и принцип их действия.
5. Исследуя стихи, проанализируй астрономические явления, описанные в них, оценить их с точки зрения науки.
1) Небес сокрылся вечный житель,
Заря потухла в небесах;
Луна в воздушную обитель
Спешит на темных облаках. (А.С.Пушкин)
Какие явления описывает А.С. Пушкин?
А) Солнечное затмение
Б) Заход Солнца
В)Восход Солнца
Ответ: Речь идет о заходе Солнца, наступлении сумерек.
2)Шесть раз менялась Луна,
Давно окончена война. (М. Лермонтов «Песнь ингелота»)
Сколько времени прошло?
А) 3 месяца
Б) 6 месяцев
В) 12 месяцев
Ответ: Прошло полгода
3)Взгляни на звезды:
Много звезд в безмолвии ночном горит. (Е. Баратынский)
Сколько звезд можно увидеть невооруженным глазом?
А) до 1000 звезд
Б) до 2000 звезд
В) до 3000 звезд
Ответ: Невооруженным глазом можно увидеть до 3000 звезд.
Заключение.
В заключении мне хочется подвести некоторые итоги своей работы.
В настоящее время меняется взгляд на то, какой должна быть подготовка выпускника основной школы. Наряду с формированием предметных знаний, умений и навыков, учитель должен научить ученика использовать свои знания в повседневной жизни, выделять в реальной жизни проблемы, которые можно решить с помощью научных методов. Научить школьников делать выводы, необходимые для понимания окружающего мира и для принятия соответствующих решений. Только обладая всеми перечисленными умениями, выпускник может стать успешным во взрослой жизни, сможет достичь поставленных целей.
Каждый учитель, работающий в современной школе, обязан научить этому своих учеников. Стремлюсь к этому и я.
Целью своей работы я считаю – развитие таких умений, которые способствуют успешности моих учеников в повседневной жизни.
Мною была выдвинута гипотеза, согласно которой разработанный перечень заданий будет способствовать повышению качества образования, целенаправленному обучению школьников умениям применять знания для решения реальных проблемных ситуаций, связанных с разнообразными аспектами окружающей жизни.
Для решения поставленной цели я проанализировала уровень естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики. Выявила причины невысоких результатов. Разработала содержание заданий по курсу: «Физика. Механика. 9 класс», направленных на формирование у учащихся умения выходить за рамки учебных ситуаций, то есть способствующих развитию общеучебных умений и навыков, а значит и формирующих естественнонаучную грамотность учащихся.
Задания направлены:
· На формирование знания учебного материала;
· На формирование понимания изучаемого материала;
· На формирование умений и навыков;
· На развитие мировоззрения.
Основные методы исследования для решения поставленных задач анализ содержания психолого – педагогической и методической литературы; экспериментальная проверка.
Список литературы.
1. Основные результаты между народного исследования образовательных достижений учащихся. PISA – 2003 г. – М., 2004 г.
2. Новый взгляд на грамотность. По результатам международного исследования PISA – 2000. – Логос, 2004.
3. http://cnoko.bbs-it.su/Автор: Л.Лапенко PISA в Казахстане: горькая реальность образования
4. Урок по физике «Использование ситуационных задач по физике как один методов формирования ключевых компетенций» http://infourok.ru/ Петрова Прасковья Гаврильевна, учитель физики
5. Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся. Пиза. 2003. – М., 2004 на сайте www.centeroko.ru.
6. Ким В. И.. Некоторые подходы к решению проблем школьного образования. – Хабаровск, ХК ИППК ПК, 2004г.
7. Каспаржак А.Г., Митрофанов К.Г., Поливанова К.Н. и др. Почему наши школьники провалили тест PISA: Образовательная политика // Директор школы. – 2005. — №4,5.
8. Акулова О. В., Писарева С. А., Пискунова Е. В. Конструирование ситуационных задач для оценки компетентности учащихся: учебно-методическое пособие для педагогов школ. СПб.: КАРО, 2008. 96 с.
9. Стандарты образования второго поколения. – ipk.edu.ru/educat/stand_obr/index.htm//Физика-ПС, 2009, № 19.
10. Качественные задачи и вопросы по физике FizPortal http:// fizportal. ru |
11. http://www.physics.spbstu.ru
12. «Использование компетентностно-ориентированных задач в формате PISA на уроках физики в 9-м классе с целью формирования ключевых компетенций« http://festival.1september.ru/ Храмцова Светлана Николаевна, учитель физики
