ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящий сборник содержит качественные задачи по всем разделам курса физики VI—VII классов: текстовые, графические, экспериментальные и др. В него включено некоторое число задач, отмеченных знаком⁰, охватывающих материал учебника, предназначенный для дополнительного чтения, рассчитанных на учащихся, особенно интересующихся физикой. Он может послужить учителю материалом для внеклассной работы.

Задачи в сборнике собраны в группы в соответствии с параграфами учебников для VI—VII классов. Внутри группы задачи располагаются по степени возрастания сложности. К большинству задач даны ответы или решения.

В сборнике использованы идеи задач, помещенных в русских дореволюционных и советских учебниках и задачниках, а также задач, опубликованных в методических и научно-популярных журналах. В сборник вошли и оригинальные задачи автора.

Автор благодарит рецензентов А. А. Ванеева и В. П. Демковича за ценные советы и замечания к рукописи при подготовке ее к печати.

Автор

ВВЕДЕНИЕ

К МЕТОДИКЕ РЕШЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ

Главная особенность качественной задачи состоит в том, что в ней внимание учащегося акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов и т. п.

Следует отличать качественную задачу от вопроса по проверке формальных знаний (например, что называется ампером?, как формулируется закон Ома?). Цель последних — закрепить формальные знания учащихся; ответы на такие вопросы в готовом виде имеются в учебнике, и ученик должен лишь вспомнить их. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на который ученик должен составить сам, синтезируя данные условия задачи и свои знания по физике.

Решаются качественные задачи путем логических умозаключений, базирующихся на законах физики, графически и экспериментально. Математические действия над физическими формулами не производятся, но ссылки на них допускаются.

В ряде разделов курса физики VI—VII классов, где отсутствуют математические формулы, решение качественных задач является единственным видом упражнений по физике.

При решении задач по физике анализ и синтез неразрывно связаны между собой. Следовательно, можно говорить лишь о едином аналитико-синтетическом методе решения физических (и в частности, качественных) задач.

Рассмотрим несколько примеров решений качественных задач.

Задача № 204. 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. Тело плавает, если вес тела равен- весу вытесненной им жидкости. Так как в обеих жидкостях один и тот же брусок плавает, то выталкивающие силы в них одинаковы.

Последнее умозаключение (ответ на вопрос задачи) можно было сделать, синтезировав известный закон (о величине выталкивающей силы и условии плавания тела) и данные условия задачи (тело плавает в обеих жидкостях).

3 а д а ч a Ne 687. Внутри прямоугольной медной рамки ABCD расположен прямой магнит (рис. 116). Определите направление индукционного тока в рамке при повороте магнита по ходу часовой стрелки (вид сверху) на 90° вокруг оси КМ, лежащей в плоскости рамки и проходящей через середину магнита.

Решение. Направление индукционного тока в системе отсчета, связанной с магнитным полем (магнитом), определяется правилом правой руки. Относительно магнита плоскость рамки движется так, что проводник AD приближается, а проводник ВС удаляется от читателя. В соответствии с правилом правой руки индукционный ток в AD направлен от А к D, а в ВС — от С к В. Следовательно, в рамке он имеет направление DCBA.

При решении и этой задачи ответ базировался на двух логических посылках: данных условия (чертеж и направление движения магнита) и известном законе физики (правило правой руки для определения направления индукционного тока).

Многолетний опыт применения качественных задач в преподавании физики и теоретические исследования дают право рекомендовать следующую схему решения простой качественной задачи (см. с. 6).

Как видно из схемы, решение простой качественной задачи осуществляется пятью этапами:

1. Знакомство с условием задачи (текст, чертеж, прибор и т. п.).
2. Осознание условия задачи (анализ данных, введение дополнительных условий, уяснение вопроса задачи).

• Составление плана решения задачи (выбор и формулировка физического закона, соответствующего

условию задачи, установление причинно-следственной связи между логическими посылками задачи).

1. Осуществление плана решения задачи (синтез данных условия задачи с формулировкой закона, полу* чение ответа на вопрос задачи).
2. Проверка ответа.

Решение сложной качественной задачи также осуществляется этими пятью этапами, но при знакомстве с условием задачи обращается внимание на главный вопрос ее, на конечную цель решения. При составлении плана решения задачи строится аналитическая цепь умозаключений, начинающаяся с вопроса задачи и оканчивающаяся данными ее условия. На четвертом этапе составляется синтетическая цепь умозаключений, начинающаяся с формулировки соответствующих законов и оканчивающаяся ответом на вопрос задачи. Ответ можно проверить, сопоставив его с общими принципами физики (законами сохранения энергии, массы, заряда и др.).

При решении качественных задач применяются основанные на аналитико-синтетическом методе следующие три приема: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут и сочетаться вместе, дополняя друг друга,

Эвристический прием состоит в постановке и разрешении ряда взаимосвязанных целенаправленных качественных вопросов. Каждый из них имеет свое самостоятельное значение и решение и одновременно является элементом решения всей задачи.

Графический прием состоит в составлении ответа на вопрос задачи на основании исследования графика функции, чертежа, схемы, рисунка, фотографии и т. п.

Экспериментальный прием заключается в получении ответа на вопрос качественной задачи на основании опыта, поставленного и проведенного в соответствии с ее условием.

При правильно поставленном опыте ответ получается быстро, он убедителен и нагляден. Так как сам эксперимент «не объясняет», почему именно так, а не иначе протекает явление, то его сопровождают словесным доказательством.

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.