Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Исторические аспекты при изучении физики.
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Исторические аспекты при изучении физики.

библиотека
материалов

hello_html_32603133.gifhello_html_m5caeccb3.gifhello_html_m67c791f0.gifhello_html_76e1edbe.gifhello_html_m2f1cd1f0.gifhello_html_me89a5dc.gifhello_html_27629781.gifhello_html_20a2c9e1.gifhello_html_m57ac5949.gifhello_html_5dbec99c.gifhello_html_m5f2c220a.gifhello_html_3ef6a634.gifhello_html_2956b3bf.gifhello_html_m5ca0116b.gifhello_html_1dd1dddd.gifhello_html_5019c82d.gifИсторические аспекты при изучении физики.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

3

1. Классификация исторических задач

5

2. Задачи с историческим содержанием

6

2.1. Задачи, характеризующие состояние научных знаний того периода, когда ученые впервые разрешали  вопросы, сейчас изучаемые студентами.

6

2.2. Задачи, позволяющие подойти к изучаемому явлению, помогающие вскрыть исследуемые закономерности, способствующие более глубокому пониманию физических процессов.

8

2.3. Задачи, помогающие формированию и закреплению навыков пользования физическими выводами, законами, формулами.

10

2.4. Задачи, иллюстрирующие применение физических законов или явлений в технике.

12

2.5. Задачи, рассказывающие об истории исследования различных физических явлений, процессов.

16

2.6. Задачи, посвященные открытию новых физических законов и созданию физических теорий.

18

2.7. Задачи, знакомящие с различными системами единиц величин

20

2.8. Задачи-фантазии и задачи-легенды, задачи - шутки.

21

Заключение

24

Используемая литература

25




ВВЕДЕНИЕ

«Человек знает физику, если он умеет решать задачи».

Энрико Ферми.

В настоящее время происходит интенсивный процесс обновления и совершенствования образования, который требует разработки и внедрения новых форм обучения. Они направлены на взаимопроникновение наук в изучаемых курсах. При решении этой задачи необходимо усиление элементов истории как науки в преподавании физики.

Вопросу применения исторических сведений в процессе преподавания физики посвящены работы известных отечественных учёных, таких, как В.Ф.Ефименко, Г.М.Голин, Б.И.Спасский, В.Н.Мощанский и др. 

Одним из способов реализации принципа историзма в обучении физики является решение задач с историческим содержанием. В этом случае успешно решается основная проблема, связанная с привлечением на занятия исторического материала, - ограничение времени. Сведения по истории физики, включённые в содержание исторических задач, компактны и неразрывно связаны с предметными знаниями.

Задачи с историческим содержанием могут быть использованы на различных этапах обучения: при актуализации опорных знаний студентов, при постановке цели и задач урока, при объяснении нового материала, при закреплении, повторении и проверке знаний студентов, при обобщении и систематизации историко-научных знаний по физике, а также для организации домашней и самостоятельной работы.

Таким образом, актуальность работы обусловлена ролью, которую играет принцип историзма в теории и практике научного и учебного познания, а также, необходимостью выявления их влияния на развитие мышления студентов.

Методическое пособие предназначено для преподавателей учебных заведений среднего профессионального образования, а также для учителей средних общеобразовательных школ, так как использование местного исторического материала в учебных целях привлекает внимание студентов к фактам и явлениям действительности, помогает выработке собственных убеждений. Историческое прошлое как бы приближается к сознанию студентов, становится для них реальной действительностью, заставляет более внимательно относиться к тому, что их окружает.

Цель работы: формирование компетентности в сфере познавательной деятельности  через  использование  исторического  материала  в  курсе  физики. Преподаватели могут применять этот материал не только на учебных занятиях, но и привлекать его на внеклассные мероприятия, и использовать в виде домашних заданий.

Задачи:

  • Повышать  уровень  познавательного  интереса  студентов;

  • Формировать у  студентов  научное мировоззрение;

  • Развивать  способность  к  активной  практической  деятельности;

  • Воспитывать  гражданское  сознание  и  поведение;

  • Формировать   методологические  навыки  при  изучении  физики;

  • Развивать  творческое  мышление  студентов,  включать  их  в  творческую  деятельность.

Обращение к истории науки покажет студенту, как труден и длителен путь учёного к истине. Интерес к науке может привить студентам сама наука всем своим прежним опытом, своей волнующей историей, своим будущим. Приобщение студента к истории развития науки, помогает привить любовь к отечеству, вызывает гордость за достижения российских учёных и ученых всего мира.

Таким образом, историзм в преподавании физики – одно из важных средств развития у студентов интереса к науке.



1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОРИЧЕКИХ ЗАДАЧ


Задачи с историческим содержанием, включенные в методическое пособие из олимпиад, учебников ранних изданий, авторских сборников. Некоторые из задач имеют историческую ценность. Можно предложить несколько оснований для классификаций таких задач, выделив среди них задачи, отличающиеся по:

содержанию (именные, старинные, летописные, историко-краеведческого характера);

времени и месту возникновения (вавилонские, египетские, греческие, китайские, западноевропейские, русские старинные и современные и др.);

форме представления текста задачи (прозаические, в стихотворной форме, в форме шутки);

типу задач (согласно традиционной методике)[4].

Я предлагаю использовать следующую классификацию (учитывая, что любой принцип классификации весьма условен).

  • Задачи, характеризующие состояние научных знаний того периода, когда ученые впервые разрешали  вопросы, сейчас изучаемые студентами.

  • Задачи, позволяющие подойти к изучаемому явлению, помогающие вскрыть исследуемые закономерности, способствующие более глубокому пониманию физических процессов.

  • Задачи, помогающие формированию и закреплению навыков пользования физическими выводами, законами, формулами.

  • Задачи, иллюстрирующие применение физических законов или явлений в технике.

  • Задачи, рассказывающие об истории исследования различных физических явлений, процессов.

  • Задачи, посвященные открытию новых физических законов и созданию физических теорий.

  • Задачи, знакомящие с различными системами единиц величин

  • Задачи-фантазии и задачи-легенды, задачи - шутки.

Итак, приведу примеры с решениями задач с историческим содержанием, согласно выше предложенной классификации.




2. Задачи с историческим содержанием.

2.1. Задачи, характеризующие состояние научных знаний того периода, когда ученые впервые разрешали  вопросы, сейчас изучаемые студентами.

Задача 1. «Вес воздуха»

Знаменитый древнегреческий ученый Аристотель, живший в IV в. до н.э., для доказательства невесомости воздуха взвешивал пустой кожаный мешок и тот же мешок, наполненный воздухом. Обнаружив одинаковый вес, Аристотель сделал заключение, что воздух не имеет веса, т.е. невесом. Почему вывод Аристотеля неверен. В чем заключалась ошибка Аристотеля?

Ответ: Потому что вес мешка с воздухом увеличивался на столько, на сколько увеличивалась выталкивающая сила, действующая со стороны воздуха на раздутый мешок. Для доказательства весомости воздуха достаточно было бы откачать воздух из какого-либо сосуда или накачать его в прочный сосуд.

Задача 2. Эрнест Резерфорд писал: «…Ко мне позвонил крайне возбужденный Гейгер и заявил: «Нам удалось наблюдать несколько альфа-частиц, рассеянных назад…» Это было самым невероятным событием моей жизни. Оно было столь же невероятным, как если бы 15-дюймовый снаряд, выпущенный в кусок папиросной бумаги, отскочил от нее и ударил бы в стрелявшего». Что подразумевал Резерфорд под «папиросной бумагой»? Какое было сделано открытие?

Ответ: Вместе с ассистентами Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом он изучал рассеяние альфа-частиц различными веществами. Пронзая тонкую золотую фольгу, частицы рассеивались на незначительные углы. Но примерно в одном из 8000 случаев они отклонялись на аномально большой угол, словно сталкивались с массивной преградой. Поэтому под папиросной бумагой подразумевалась фольга. Это удивительное обстоятельство оказалось для Резерфорда исходным пунктом в разработке ядерной модели атома.

Задача 3. В начале ΧVΙΙ в. во Флоренции был построен водяной поршневый насос для подачи воды на большую высоту. Однако вода в нем поднялась вслед за поршнем лишь на 32 фута (примерно 10 м). Строители удивились. Ведь в то время считалось, что вода боится пустоты. Ученый Эванджелиста Торричелли объяснил этот факт. Какие доводы он привел?

Ответ: Ум молодого Эванджелиста Торричелли, ученика Галилео Галилея, не был связан догмой устоявшихся воззрений, и он прорвал их, обессмертив свое имя. Эванджелиста Торричелли показал, что здесь «виновато» атмосферное давление воздуха, которое может уравновесить столб воды не более чем на 18 локтей.

Задача 4. Апории Зенона (Зенон Элейский – древнегреческий философ, V в. до н.э.).

Эта апория называется «дихотомия» (дихотомия по-гречески – деление на два). «Наше движение никогда не может начаться, так как, прежде чем пройти какое-то расстояние, мы должны пройти сначала его половину, а чтобы пройти половину, нужно прежде преодолеть четверть и так далее до бесконечности. Следовательно, для того чтобы пройти какое-то расстояние за конечное время, нам нужно осуществить за это время бесконечное число действий». По логике Зенона, продолжая делить пополам всё уменьшающиеся отрезки, мы никогда не закончим деление и, следовательно, никогда не начнем движение. А как думаете вы?

Ответ: Ошибка в том, что вы пытаетесь применять к реальным (т. е. конечным) объектам вымышленные (т. е. бесконечные) действия. Бесконечность (в любой форме) - вымышленное понятие, битком набитое противоречиями и абсурдами. Поэтому и воображению не поддающееся. Если вы будете дробить расстояние на бесконечно малые участки то получится бесконечно много участков, по длине равных нулю. А их сумма окажется конечным числом. Один абсурд компенсируется другим абсурдом - и получается вполне верный результат. В природе не существует ни бесконечностей, ни нулей - нигде и ни в чем. Поэтому подобные рассуждения обречены оставаться чистой фантазией - а в фантазии ты волен делать любые фортели и получать любые результаты, какие тебе вздумается.

Задача 4.1. Рассмотрим еще одну апорию Зенона – «Ахиллес и черепаха».

Вот как излагает ее ученый VI в. н.э. Симпликий: «... речь идет об Ахиллесе, который, как гласит этот довод, не может догнать черепаху, которую он преследует. Ибо догоняющий должен, прежде чем он догонит преследуемого, достигнуть точки, из которой преследуемый начал свое движение. Но за время, необходимое преследователю для достижения этой точки, преследуемый, воспользовавшись этим, пройдет еще какое-то расстояние. Даже если это расстояние меньше расстояния, пройденного преследователем, поскольку преследуемый движется медленнее, все же он продвинется вперед, так как не стоит на месте. Таким образом, в течение каждого периода времени, за который преследователь покрывает расстояние, уже пройденное преследуемым, ... преследуемый пройдет еще дальше вперед на какое-то расстояние, и хотя это расстояние постепенно уменьшается в силу того, что преследующий имеет более высокую скорость, оно представляет собой продвижение на какую-то положительную величину...»

Ответ:  время, которое измеряется часами, подменяется "дискретным" временем, измеряемым сближением Ахиллеса и черепахи на некоторые расстояния. Из того, что набралось бесконечно много этих "дискретных" "секунд", не следует, что прошло бесконечно много времени по "реальным" часам. 

Задача 5. Что такое материя? Этот вопрос занимал лучшие умы человечества с глубокой древности. Еще древнегреческие ученые ввели в обиход понятие о первооснове всего сущего. Фалес Милетский (ок. 625 – ок. 547 гг. до н.э.) считал такой первоосновой воду, его соотечественник и современник Анаксимен (VI в. до н.э.) – воздух, Гераклит Эфесский (конец VI– начато Vв. до н.э.) – огонь. Согласно учению Аристотеля (384–322 гг. до н.э.), в основе всего лежат четыре элемента: огонь, земля, воздух, вода; материя непрерывна. Иначе отвечали на вопрос о строении материи Левкипп (Vв. до н.э.), Демокрит (V–IV вв. до н.э.). Они считали, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц-атомов. Взгляды Аристотеля господствовали в Европе, подавляя все иные воззрения, до XVI века, и только через 20 веков возродилась идея атомизма. Как отвечаем на вопрос «Что такое материя?» мы, люди начала XXI века?

Ответ: Материя (от лат.  «вещество») — объективная реальность, содержимое пространства, одна из основных категорий науки и философии, объект изучения физики.

Задача 6. «... среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, ибо никто не знает, что такое время и как им управлять». (Аристотель.) Итак, что же такое время? Что вкладываете в понятие «время» вы? Что понимает под временем современная физика?

Ответ: В настоящий момент не существует способа найти однозначный ответ на затронутые вопросы, и мы не знаем какие знания принесут однажды ответы на них. Но сегодня, более, чем когда-либо, мы мужественно должны признать собственное невежество относительно природы времени.

Задача 7. В классической физике общепринятым было представление о пространстве и времени, данное Ньютоном в «Математических началах натуральной философии». Он писал: «Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным...» «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью...» Прав ли великий ученый?

Ответ: Не прав был ученый. В современной физике пространство представляет собой математическую модель отношений между элементами структур, образованных материальными объектами. Выбор математической модели определяется структурой исследуемой системы и происходящими в ней процессами. 


2.2. Задачи, позволяющие подойти к изучаемому явлению, помогающие вскрыть исследуемые закономерности, способствующие более глубокому пониманию физических процессов.

Задача 1. Почему в опытах Фарадея «отклонение указателя гальванометра при включении батареи совершалось в одну сторону, а при выключении -  в другую сторону»?

Ответ: Отклонение стрелки в разные стороны объясняется изменением направления индукционного тока, который в свою очередь зависит от направления магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции подтверждает то, что все законы физики симметричны. Без открытия этого явления, человечество никогда бы не продвинулось так далеко в электричестве и в жизни в целом.  После решения таких задач полезно обратить внимание студентов на то, что физическая теория – это инструмент для объяснения и предсказания новых, неизвестных науке фактов.

Задача 2. Прекрасным памятником античной науки явилась поэма Лукреция Кара «О природе вещей», написанная примерно в 50 г. до н.э. Очень интересны мысли Лукреция, которые предвосхитили грядущие открытия. Лукреций пишет:

«Кажется нам, что корабль, на котором плывем мы, неподвижен,

Тот же, который стоит причаленный, мимо проходит;

Кажется, будто к корме убегают холмы и долины,

Мимо которых идет наш корабль, паруса распустивши».

О чем нам поведал Лукреций? Какой фундаментальный принцип механики содержится в этих строках Лукреция? Кем он был сформулирован, и в чем его суть?

Ответ: Принцип относительности. Принцип относительности Галилея (в современной формулировке) - это одинаковое проявление механических законов во всех инерциальных системах координат. Не вообще всех, а именно механических. Отсюда как раз и следует классическое правило сложения скоростей.

Задача 3. В трактате «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» Галилей приводит такие определения двух видов движения тел:

а) «...движением я называю такое, при котором расстояния, проходимые движущимся телом в любые равные промежутки времени, равны между собою»;

б) «...движением называется такое, при котором после выхода из состояния покоя в равные промежутки времени прибавляются и равные приращения скорости».

Какое движение имел в виду Галилей в первом случае? Во втором случае?

Ответ: В первом случае, он имел в виду равномерное движение, во втором случае равноускоренное. Потому, как можно лишь сравнить современные формулировки с формулировками Галилея и решение напрашивается само собой.

При равномерном движении тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути. В общем случае равноускоренным движением называют такое движение, при котором вектор ускорения, hello_html_m12406160.gif остается неизменным по модулю и направлению.

Задача 4. В «Математических началах натуральной философии» Ньютон дал такое определение массы: «Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее». Каково определение массы в современной физике?

Ответ: Масса — это физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи и определяющая ее инерционные, энергетические и гравитационные свойства. Массу можно определить как количественную меру инертности, а также меру гравитации любого материального объекта.

Задача 5. В «Началах» Ньютон дает такое определение силы: «Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения». Проанализируйте это определение. Как мы определяем силу в настоящее время?

Ответ: Сила – это мера действия одного тела на другое.

Задача 6. В 1824 году парижский конструктор точных приборов Анри Гамбей впервые обнаружил торможение магнитной стрелки, когда вблизи находится медная пластинка. Объясните это явление.

Ответ.  При движении магнитной стрелки к пластинке индуцируются вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем по правилу Ленца тормозит движение магнитной стрелки. Подобное «магнитное успокоение» применяется во многих электроизмерительных приборах.

Задача 7. Михаил Васильевич Ломоносов в одной из своих записей ставит такой вопрос: «Любой цвет от смачивания водою делается гуще. Почему?» Подумайте, объясните явление.

Ответ: При смачивании краски водой, вода образует тонкую пленку на поверхности, то есть создает еще две отражающие поверхности (при падении и при отражении) . Поэтому больше света поглощается и нам кажется, что цвет стал гуще (темнее).

 Задача 8. «Опыт Торричелли»

Вивиани, ученик Торричелли, в 1643 г. проделал опыт по наблюдению явления поднятия ртути в стеклянной трубке. Раздумывая над этим опытом, Торричелли пришел к заключению, что истинной причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». При постановке одного из подобных опытов в трубке в столбике ртути оказался пузырек воздуха. Будет ли изменяться объем этого пузырька при изменении атмосферного давления? Удастся ли опыт Торричелли, если барометрическую трубку со ртутью поставить открытым концом не в чашку с ртутью, а в чашку с водой?

Ответ:  В первом случае, если над ртутью воздух отсутствует, объем пузырька воздуха изменяться не будет. Во втором, случае - нет, ртуть выльется и трубка заполнится водой.

Задача 9. Проводя в 50-е гг. ΧVІІ в. исследования по определению диаметра Солнца, Джованни Баттиста Риччоли писал: «…При очень небольшом отверстии и расстоянии, не превышающим 10 футов, изображение оказывается окруженным трудно различимой каймой «нечистого света». Объясните причину появления каймы « нечистого света». О каком явлении идет здесь речь?

Ответ: Происходит разложения света на семь составляющих, в результате видна так называемая кайма "нечистого света".


2.3. Задачи, помогающие формированию и закреплению навыков пользования физическими выводами, законами, формулами.

Задача 1. Маятник Фуко (1851 г.) в куполе Пантеона в Париже имел длину 76 м. Какой период колебаний этого маятника?

Дано: Решение:

l=76м T = 2hello_html_121a408e.gif  ; T = 2×3,14 ×hello_html_m7b28b40a.gif =2 × 3,14 × 3,16 с =19,84 с =20 с.

g=10 м/с2 Тогда n=hello_html_m564c4d76.gif=hello_html_66ad548d.gif  =3

T-?

Ответ: 19,84 с ; 3.

Задача 2. В ΧVΙΙI. Великий Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая брала «до» четвертой октавы – 2018 колебаний в секунду. Француженка Мадо Робен пела полным голосом «ре» четвертой октавы – 2300 колебаний в секунду. Чему равны длины волн, соответствующие указанным частотам?

Дано Решение

hello_html_m261c8cc.gif=2018 к/с Для решения задача вспомним формулу нахождения длины

hello_html_m261c8cc.gif=2300к/с волны через известную частоту :hello_html_3359d35e.gif. Мы знаем скорость

hello_html_f6de95b.gif-? hello_html_7386420e.gif распространения звука в воздухе при температуре 0̊ С равна

332м/с.

Тогда для Лукреции Аджуяри длина волны была hello_html_m235dd160.gif. А для Мадо Робен

hello_html_1fe04257.gif.

Ответ: hello_html_f6de95b.gif hello_html_m164769f4.gif hello_html_m677d8bc0.gif.

Задача 3.Опыт с шаром

У Отто фон Герике(1602–1686) появилось сильное желание убедиться возможности образования пустоты. Для этой цели (по данным немецких историков это было до 1654г.) он наполнил винную бочку водой, присоединил к ней на с оси попытался выкачать жидкость. Как только началась откачка, ободы бочки треснули. Тоже самое повторилось и во второй раз с более прочной бочкой. Герике повторило опыт в третий раз, но уже с медным сосудом. Почему, по словам Герике, произошло следующее: «…внезапно ко всеобщему ужасу шар со страшным шумом разлетелся на мелкие куски, как если бы он был сброшен с высочайшей башни»?

Решение: Хотя страх, вызванный этой бурной поломкой прибора, был велик, Герике понимал, что находится на правильном пути к созданию машины, которую Гаспар Шотт (1608-1666), первым сообщивший о ней в своей «Mechanica hydraulico pneumatics («Гидравлико-пневматическая механика»), 1657 г., назвал «пневматической» и которая позволяет откачивать воздух из сосуда. После серии опытов он нашел способ откачивать воздух из сосуда и изобрел воздушный насос.  Давление воздуха внутри шара меньше, чем снаружи, поэтому он был разрушен атмосферным давлением.

Задача 4. «Капиллярные явления»

В опытах великого русского ученого М. В. Ломоносова (1711–1765) по капиллярным явлениям вода поднималась по капилляру на 26 линий (1 линия = 2,57 мм). Найдите внутренний диаметр трубки, которой пользовался ученый.

Дано Решение:

1 линия = 2,57мм F = 2πrs, где r – радиус капилляра , где F – сила

g= 9,8 м/с2 поверхностного натяжения

ρ=103 кг/м3 = 7,3 × 10-3 Дж/м2, так как 2πrs = mg

-? m = Vρ = πr2hρ – масса поднятого столба жидкости

2πrs = πr2hgρ, отсюда 2= rhgρ => r=hello_html_faa2b3.gif, с учетом того что

= 2,57 мм × 26 = 66,82 мм =hello_html_m32da2515.gif, r=hello_html_m6ad9f606.gifм

Так как d = rd = 2 × 0,000225 м = 0,00045 м = 0,45 мм

Ответ: 0,45 мм.

Задача 5 . Какой из фотографических аппаратов – « Фотокор-1» (1931 г.) или аппарат Поте ( В. Ф. Поте – изобретатель пленочного полуавтоматического фотоаппарата, 1896 г.) – дает более крупное изображение объекта при съемке с одного и того же расстояния, если фокусное расстояние объектива аппарата «Фотокор-1» равно 13,5 см, аппарата Поте – 21 см?

Решение: Увеличение, с которым объектив фотоаппарата построит изображение, в общем случае можно найти по формуле Г =hello_html_m33bd450b.gif . Из этой формулы видно, что при F = 13,5 см числитель этого выражения становится меньше, а знаменатель больше, чем при F = 21 см. Следовательно более крупное изображение дает объектив с F = 21 см.

Ответ: Более крупное изображение дает объектив с F = 21 см.


2.4. Задачи, иллюстрирующие применение физических законов или явлений в технике.

Задача 1. Один из видов реактивного снаряда легендарной минометной установки «Катюша», снискавшей славу в борьбе с фашизмом, имел массу 42,5 кг и запускался реактивной силой 19,6 кН. Какую скорость он получал при взлете?

Дано Решение:

m=42.5 кг hello_html_m77ff6974.gif; v=at; hello_html_m3c8fe520.gif; hello_html_314b565f.gif; hello_html_71d7221f.gif

F=19,6кН 2) F = ma; hello_html_175360ab.gif; hello_html_m1301629f.gif , то v=hello_html_m43b96841.gif68 м/с

v-?

Ответ: 68 м/с

Задача 2. В своем сочинении «История греко-персидских войн» древнегреческий историк Геродот, рассказывая о путешествии по Египту, писал: «Перед плывущим по течению кораблем опускают в воду вертикально и перпендикулярно течению доску, которая играет роль двигателя и тянет корабль». Ученые поняли, как простая доска может служить двигателем, лишь недавно, когда выяснили, что ее применяли только при сильном встречном ветре. Объясните действие доски, употреблявшейся древнеегипетскими кормчими.

Ответ: Течение оказывало большее давление на доску, чем ветер - на паруса, благодаря чему корабль двигался по течению.

Задача 3. Первый пассажирский пароход «Клермонт» был построен в 1807 году в США. Р. Фультоном. Вот его основные данные: длина – 50 м; ширина – 5,5 м; водоизмещение – 150 т; мощность – 13 кВт (18 л.с); скорость – 8 км/ч. Каковы соответствующие характеристики современных судов?

Ответ: Самыми распространенными масштабными судами на данный момент стали лайнеры  современные крупные пассажирские океанские суда, имеют длину до 300 м, их водоизмещение достигает 80 тысяч тонн, скорость хода многих из них более 30 узлов (55 км/час). Такой пароход перевозит не менее 1 500 пассажиров. 

Задача 4. Петр I в 1717 году приказал установить насос для подачи воды в водонапорный бак фонтана в Летнем саду, расположенный на высоте 12 м. Найдите полезную мощность насоса, если за одну минуту он подавал 1 м3 воды.

Дано Решение:

hello_html_m3fa1f587.gif=12 м. Определите среднюю мощность насоса, который подаёт 1 м3 воды

t=60 с на высоту 12 м за 1 минут по формуле N=hello_html_m71776626.gif

hello_html_m29eb0601.gif=103кг/м3 Предварительно вычислим массу, зная, что плотность

V=1 м3  воды равна 1000кг/м3 m=hello_html_6daf3091.gif=1000 кг. То

N-? N=hello_html_4189ef85.gif=2000 Вт

Ответ: 2000 Вт.

Задача 5. В сентябре 1838 года первый в мире электроход, построенный под руководством Б.С.Якоби, вышел в плавание по Неве. Мощность его двигателя составила 180 Вт. Судно прошло 7 км за 3 часа. Какую работу совершил двигатель на пути в 7 км? Чему равна сила тяги двигателя?

Дано Решение:

hello_html_m4c4a2da3.gifИтак, работа двигателя за 7 км находим по формуле :

N=180 Вт N=hello_html_57bf0fad.gifA=N*t=1944000 Дж.

t=3 часа Тогда сила тяги равна F=hello_html_36382b1a.gif=277714.3 Н.

А-? F-?

Ответ: 1944000 Дж, 277714.3 Н.

Задача 6. Однажды Архимед показал царю Гиерону, как с помощью малой силы можно двигать и поднимать большие тяжести. Для этой цели Архимед приказал посадить на царскую грузовую триеру, с громадным трудом с помощью многих рук вытащенную на берег, большой экипаж, положить на нее обыкновенный груз и, усевшись на некотором расстоянии, без всяких усилий, спокойно двигая рукой, конец блока, стал тянуть к себе триеру так тихо и ровно, как будто она плыла по морю. Как Архимед сумел добиться этого?

Ответ: С помощью рычага можно получить выигрыш в силе, т. е. меньшей силой можно уравновесить большую силу. Обычно эту фразу относят к открытию закона рычага. Но рычаг был известен с незапамятных времен, а закон его действия, хотя и не строго, уже был сформулирован в "Механических проблемах" - трактат Аристотеля.

Задача 7. В 1898 году французский граф Гастон де Шасслю-Лоба, заключив пари с друзьями, проехал на электромобиле 1 км за 57 с, развив скорость 63,158 км/ч. С этого заезда и началась, по существу, история автогонок. А каково ее продолжение?

Ответ: Скорости росли, пока Женатци все-таки не смог поднять планку действительно высоко: 29 апреля 1899 года на электромобиле La Jamais Contente (фр. Всегда недовольная) он сумел разогнаться до 105,876 км/ч, впервые в истории разменяв стакилометровый рубеж. Холодным январским днем 1904 года на замерзшее озеро неподалеку от Детройта выехал Ford 999, за рулем которого сидел его создатель, Генри Форд. По ровному льду большого озера ему удалось разогнать свое детище до 147 км/ч. В 1935 году на соляных равнинах Бонневиля Кэмпбелл впервые в истории преодолел отметку в 300 миль в час (480км/ч). 7 ноября 1965 года в тот день Арфонс сумел разогнаться до невероятных 922,5 км/ч. Ракетомобиль Якобы 17 декабря 1979 года разогнался до 1183,456 км/ч, что с учетом низкой температуры воздуха (в тот день было почти -70 С). 15 октября 1997 года пилот Королевских ВВС Энди Грин, управляя этим автомобилем, установил абсолютный рекорд скорости на земле - 1228 километров в час.

Задача 8.«Перегрузка космонавтов»

Ракета-носитель вместе с космическим кораблем серии «Союз» имеет стартовую массу 300т. При старте запускаются одновременно четыре двигателя первой ступени ракеты (боковые блоки), сила тяги каждого из которых 1 МН, и один двигатель второй ступени, сила тяги которого 940кН. Какую перегрузку испытывают космонавты вначале старта?

Дано Решение:

m=300т Перегрузка определяется отношением веса летчика к его силе hello_html_m37479e.gif1МН тяжести. Dg =hello_html_m3728696.gif=hello_html_32628e81.gif=16,5 м/с2
hello_html_m6d453444.gif

Dg -?

Ответ: 16,5 м/с2

Задача 9.  «Миноискатель»

В годы ВОВ саперы использовали миноискатели, которые представляли собой генератор незатухающих электромагнитных колебаний звуковой частоты. Индуктивность контура была выполнена в нем в виде проволочного кольца. Когда кольцо, передвигаемое по земле, приближается к мине, в телефонных наушниках высокий тон сменяется на низкий. Попробуйте объяснить, как это получается.

Ответ:  Корпус мины как железный сердечник увеличивает индуктивность контура; частота звуковых колебаний при этом уменьшается.

 Перед тем, как предложить задачу  студентам, надо дать соответствующую историческую справку об открытии, о совершившим его ученом; физический смысл задачи не должен затушевываться излишними историческими деталями и математическими операциями.

В содержании исторических сведений главное внимание должно быть обращено не столько на то, кто, что, когда открыл, сколько на то, почему и как возникла у ученого та или иная идея, каков ход его мысли при обосновании идеи, каков его метод исследования. Не случайно Д. К. Максвелл говорил: «Наука нас захватывает только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великих исследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий».

Задача 10 «Когда масса ракеты, – писал К.Э.Циолковский, – плюс масса взрывчатых веществ, имеющихся в реактивном приборе, возрастает в геометрической прогрессии, то скорость ракеты увеличивается в прогрессии арифметической». Докажите это исходя из формулы Циолковского. Массу самой ракеты без топлива считайте неизменной, а ракету одноступенчатой.

Решение: Этот закон можно выразить двумя рядами чисел:

Относительная масса вес=hello_html_1f26c2af.gif

2

22 =4

23 =8

24 =16

25 =32

26 =64

27 =128

Относительная скорость ракеты

1

2

3

4

5

6

7

Из формулы Циолковского имеем http://www.bestreferat.ru/images/paper/35/79/7287935.png, или http://www.bestreferat.ru/images/paper/36/79/7287936.png

По таблицам десятичных логарифмов находим, что http://www.bestreferat.ru/images/paper/37/79/7287937.png т. е. суммарный вес конструкции ракеты, двигателя, вспомогательных механизмов и приборов управления должен составлять немногим больше 1% стартового веса. Такую ракету сделать невозможно. Если бы удалось увеличить относительную скорость истечения до 4850 м/с  то из формулы Циолковского легко найти, что в этом случае http://www.bestreferat.ru/images/paper/39/79/7287939.pngа следовательно, http://www.bestreferat.ru/images/paper/40/79/7287940.png т.е. вес ракеты без топлива должен составлять 10% ее стартового веса. Такую ракету можно создать.

Ответ: http://www.bestreferat.ru/images/paper/40/79/7287940.png

Задача 11. Американские астронавты Эдвин Олдрин и Майк Коллинз, высадившиеся на Луну, должны возвратиться на базовый космический корабль, который летает по круговой орбите на высоте, равной радиусу Луны: hRл = 1700 км. Какую начальную скорость на поверхности Луны необходимо сообщить лунной кабине, чтобы стыковка с базовым кораблем стала возможной без дополнительной коррекции модуля скорости кабины? Ускорение свободного падения на поверхности Луны gл = 1,7 м/с2.

Решение: Запишем уравнение движения космического корабля:

где m — месса корабля, Mл — масса Луны, υк — линейная скорость движения корабля по круговой орбите. Из этого уравнения найдем

Для того чтобы стыковка лунной кабины с базовым кораблем произошла без дополнительной коррекции, скорость кабины в момент сближения с кораблем должна быть равна по модулю скорости корабля υк.

Связь между начальной скоростью кабины υ на поверхности Луны и ее скорость υк на орбите корабля можно найти из закона сохранения полной энергии кабины:

Подставляя в это уравнение выражение для , получим

Ответ: v=2.1 км/с

Задача 12. В годы Великой Отечественной войны выдающиеся советские физики академики А. П. Александров и И. В. Курчатов предложили стальные корпуса кораблей «обматывать» несколькими витками кабеля, по которому время от времени пропускали электрический ток. С какой целью эта делали?

Ответ. С целью защиты кораблей от магнитных мин. Магнитное поле тока, проходящего по виткам кабеля, размагничивало стальной корпус корабля, и магнитный взрыватель мины «не чувствовал» корабля.

Задача 13. Масса прославленного в Великой Отечественной войне танка Т-34 равна 31,4 т. Длина той части гусеницы, которая соприкасается с полотном дороги, 3,5 м, ее ширина 50 см. Вычислите давление танка на грунт и сравните его с тем давлением, которое шестиклассник производит на землю при ходьбе (р≈3б кПа).

Дано Решение

m=31400кг Запишем исходные формулы: phello_html_1752b29.gif, F=mg,

b =3,5 м следовательно phello_html_5e4991a3.gif phello_html_1ec71392.gifПа=8970 Па

а =0,5 м

р1==36 000 Па Так как n=hello_html_6760592.gif; n=hello_html_m40602880.gif 

р = ? п = ?

Ответ. Давление танка на землю равно 8 970 Па, т. е. в 4 раза меньше давления ученика при ходьбе.


2.5. Задачи, рассказывающие об истории исследования различных физических явлений, процессов.

Задача 1. Мнения ученых по вопросу свободного падения были диаметрально противоположными:

а) «Падение куска золота или свинца, или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его вес». (Аристотель.)

б) «Возьми два свинцовых шара (как сделал знаменитый Жан Гроти, прилежный исследователь природы, и я в своих ранних опытах) и урони их одновременно с высоты 30 футов на деревянную доску или какое-либо иное твердое тело, издающее отчетливый звук, ты сразу же обнаружишь, что более легкий шар упадет на доску не в 10 раз медленнее, но столь одновременно с другим, что звуки падения обоих шаров сольются в один. То же самое случится и с телами разных размеров, но отличающихся по весу, как десять и один. Посему пропорция, приписываемая Аристотелю, чужда истине». (Симон Стевин.)

в) Наблюдая, как более тяжелые тела, падая, обгоняют более легкие, Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» (ок. 50 г. до н.э.) объясняет это тем, что «...Воздуха тонкая сущность, Не в состоянии вещам одинаковых ставить препятствий, Но уступает скорее имеющим большую тяжесть», и заключает отсюда, что в пустоте все тела должны падать одинаково должно, поэтому все, проносясь в пустоте без препятствий, Равную скорость иметь, несмотря на различие в весе».

Кто из ученых прав?

Ответ: Верна теория Симона Стивена. Предметы, находящиеся на одинаковом расстоянии от поверхности Земли, имеют одинаковое ускорение при свободном падении на Землю.

Задача 2. Одним из первых исследования трения проводил Леонардо да Винчи.

Примерно за 200 лет до опытов Амонтона и за три века до публикации работ Кулона по трению он пишет, что «...сила трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей, а также от степени их обработки и не зависит от площади соприкасающихся поверхностей; она прямо пропорциональна весу груза и может быть уменьшена путем введения «роликов» или смазочных веществ между трущимися поверхностями». Но работы Леонардо да Винчи не были опубликованы. О причинах возникновения трения ученый не знал. Как мы объясняем возникновение сил трения?

Ответ: Причины возникновения силы трения. Появляется при соприкосновении тел или их частей друг относительно друга. Возникает благодаря существованию сил взаимодействия между молекулами и атомами соприкасающихся тел. Природа силы трения - электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым. Трение принимает участие (и притом весьма существенное) там, где мы о нём даже не подозреваем.

Задача 3. Древнегреческий ученый Птолемей (II в. н.э.) не согласился с учением Аристарха (III в. до н.э.), согласно которому Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси. Он утверждал, что если бы Земля вращалась вокруг своей оси и двигалась в пространстве, то поднимающиеся в воздух птицы отставали бы от Земли, а все предметы, находящиеся на земной поверхности, не смогли бы удерживаться на ней. В чем ошибка Птолемея?

Ответ: Он не учел силу всемирного тяготения. Кроме того, не учтено определение принципа относительности, данное Галилеем: "в каюте корабля, движущегося равномерно и без качки, вы не обнаружите ни по одному из окружающих явлений, ни по чему-либо, что станет происходить с вами самими, движется ли корабль или стоит неподвижно".

Задача 4. По вопросу о природе тяготения Ньютон одному из своих корреспондентов писал: «Я считаю нелепостью допущение, будто тело, находящееся на некотором расстоянии от другого тела, может действовать на него через пустое пространство без всякого посредства. Поэтому тяжесть должна вызываться каким-то действующим постоянно по определенным законам «агентом». Что вы можете сказать об этом «агенте»?

Ответ: Однако все тела, находящиеся на поверхности Земли, не только притягиваются к её центру, но и взаимно притягивают друг друга. Так, например, два человека, отстоящие на 1 метр друг от друга, притягиваются взаимно с силой. составляющей около одной сороковой доли миллиграмма. Два линкора водоизмещением по 25 000 тонн, разделённые расстоянием в 1 километр, притягивают друг друга с силой в четыре грамма.


2.6. Задачи, посвященные открытию новых физических законов и созданию физических теорий.

Задача 1. Вопрос о причинах движения и его изменения возник в сознании человека более 25 столетий назад. Ученые отвечали на него по-разному. Так, Аристотель считал, что причиной движения является сила, т.е. тело движется до тех пор, пока на него действует сила. Скорость тела, по Аристотелю, пропорциональна приложенной силе. Эта точка зрения господствовала в физике до времен Галилея. Галилей же считал, что сила является не причиной движения, а причиной изменения движения. Кто из ученых был прав?

Ответ: Галилей просто и ясно доказал связь между силой и изменением скорости (ускорением) , а не между силой и самой скоростью, как считал Аристотель и его последователи. Это открытие Галилея вошло в науку как Закон инерции, который теперь также известен как первый закон Ньютона.

Задача 2. В письмах Декарта встречаются такие строчки: «Полагаю, что природа движения такова, что, если тело пришло в движение, уже этого достаточно, чтобы оно его продолжало с той же скоростью и в направлении той же прямой линии, пока оно не будет остановлено или отклонено какой-либо другой причиной». Пред восхищение, какого закона содержится в словах Декарта?

Ответ: Закон инерции поднял И. Ньютон, который включил его в число важнейших трех аксиом или законов движения в следующем виде: всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Современная формулировка: Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного  движения.

Задача 3. Прочитайте выдержки из работы Леонардо да Винчи «Атлантический кодекс», которые приведены ниже, и скажите, о каком законе догадывался Леонардо, судя по его высказываниям. Сформулируйте этот закон.

а) «Что касается движения воды, то же производит движение весла против неподвижной воды, что и движение воды против неподвижного весла».

б) «Такая же сила создается предметом против воздуха, что и воздухом против предмета».

в) «То же производит движение воздуха против неподвижного предмета, что и движение предмета против неподвижного воздуха».

Ответ. Однако нет оснований сомневаться в том, что Леонардо догадывался о принципе равенства действия и противодействия в некоторых частных случаях, не подымаясь еще до его обобщения, произведенного Ньютоном в третий закон. Современная трактовка этого закона: Материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению: \vec{F}_{2 \to 1} = -\vec{F}_{1 \to 2}.

Задача 4. Демокрит писал: «Ничто не возникает из небытия и не разрешается в небытие», «... вещи не могут создаваться из ничего и, однажды возникнув, вновь обращаться в ничто», – утверждал Лукреций Кар. О чем идет речь?

Ответ: О молекулярной структуре веществ.

Задача 5. В письме Леонарду Эйлеру 5 июля 1748 г. М.В. Ломоносов писал: «... все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своим движением другое, столько же он у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

О каком законе идет речь в этом письме.

Ответ: О законе сохранения массы веществ.

Задача 6. Согласно легенде, Галилей, проверяя свое предположение о независимости скорости свободного падения тела от его массы, сбрасывал с Пизанской башни (высота 60 м) пушечное ядро массой 80 кг и мушкетную пулю массой 200 г. Оба тела достигли поверхности Земли практически одновременно.

Какой вывод сделал ученый из этого опыта? Почему в опыте наблюдалось некоторое отставание пули от ядра?

Ответ: Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:
1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью
2. Движение происходит с постоянным ускорением.

Отставание ядра происходила как раз из-за того что движение тел был не в вакууме.

Задача 7. В опытах по свободному падению Галилей вместо свободного падения тел рассматривал их движение по гладкой наклонной плоскости. Почему возможна такая замена?

Ответ: Свободное падение можно рассматривать как частный случай движения по наклонной плоскости http://www.newreferat.com/images/referats/13484/image010.gif, а закон инерции соответствует горизонтальной плоскости. Используя в своих экспериментах наклонную плоскость с малыми углами наклона, Галилей смог проверить гипотезу постоянства ускорения при вертикальном падении.

Задача 8. В чем различие между методами исследования природы, которыми пользовались Аристотель и Галилей?

Ответ: Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа (способа Аристотеля), при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы. Галилей сначала вводил постулаты, аксиомы, определения, а затем получал из них необходимые следствия. Он ввел определения силы, скорости, ускорения, равномерного движения, инерции, понятия средней скорости и среднего ускорения. Скорость он, в частности, определял как отношение пройденного пути к затраченному времени, а силу сопоставлял такому математическому понятию как вектор, т. е. пользовался практически современным научным языком.

Задача 9. Огни святого Эльма.

Иногда на концах корабельных мачт и на острых углах высоко поднятых предметов возникает свечение, похожее на кисточки конусы света (коронный разряд), которое в старину вызывало у море плавателей суеверный страх (так называемые «огни святого Эльма» ). Особенно часто свидетелями этого явления становятся альпинисты. Объясните причину этого явления.

Ответ: Заряженное грозовое облако индуцирует на поверхности Земли под собой электрические заряды противоположного знака. Особенно большой заряд скапливается на остриях. Поэтому перед грозой или во время ее нередко на остриях и острых углах высоко поднятых предметов возникает свечение, похожее на кисточки конусы света (коронный разряд).


2.7. Задачи, знакомящие с различными системами единиц величин

Задача 1. М. В. Ломоносов – автор мозаичной картины «Полтавская баталия».

Картина складывалась из цветных стекол – мозаики. Вызывают удивление ее размеры: 12 аршин в ширину и 11 аршин в высоту. Каковы размеры картины в метрических единицах длины?

Решение: Аршин в метрах - 0,7112м.

Тогда а (ширина)=12*0,7112= 8,5344;

b (длина)= 11* 0,7112м=7,8232.

Следовательно, находим площадь картины: S=8,5344*7,8232=66.8м2.

Ответ: S=66.8м2

Задача 2. Определите объем плодородного грунта на участке земли, описание которого приводится в поэме Я. Коласа «Новая земля»: «...Той земли как раз волока, а черный грунт – двенадцать цалей...».

Решение: 1 волока = 21,36 га = 21,36∙104 м2;

1 цаль = 0,0272 м.

Следовательно, получается V=12 *0,0272 м=0.3264м.

Ответ: V= 0.3264м

Задача 3.  По библейскому сказанию, Ноев ковчег строился по следующим указаниям Бога: «... и сделай его так: длина ковчега 300 локтей; ширина его 50 локтей, а высота его 30 локтей; ... устрой в нем нижнее, второе и третье жилье».

Каковы размеры ковчега в метрах? Каков его объем? Какова площадь поверхности каждого из жилых этажей?

Решение: Размеры ковчега изменяются в зависимости от того, какой длины считается локоть.

Минимальный его размер - 44,5 см, а максимальный (длинный локоть") - 52 см. Но обычно его длину принимают как 45,5 см.

При самом малом размере локтя ковчег имел 133,5 м. в длину; 22,25 м. - ширины, 13,5 м. - высоты. Это соответствовало объему 39655 м3, и водоизмещению в 13960 тонн.

Обычные размеры: длина - 136,5 м. , высота - 13,65 м. , ширина - 22,75 м., объем - 42388,369 м3.

А максимальные размеры: длина - 156 м. , высота - 15,6 м. , ширина - 26 м. , объем - 63273,6 м3.

Это соответствует объему сотен товарных вагонов для перевозки скота.

Задача 4.  В индусской книге «Лалита вистара», написанной в III в. до н.э., имеется такой ряд единиц длины, из которых каждая в семь раз меньше предыдущей: 1) сустав пальца; 2) зерно ячменя; 3) зерно горчицы; 4) зерно мака; 5) пылинка-бык; б) пылинка-баран; 7) пылинка-заяц; 8) большая пылинка; 9) средняя пылинка; 10) малая пылинка; 11) атом. Считая сустав пальца равным 3 см, найдите величину атома по представлениям индусов.

Решение: Так как каждая последующая величина меньше в 7 раз, сустав пальца больше атома в 282475249=710, следовательно, атом имел размер 847425747 см.

Ответ: 847425747 см.


2.8. Задачи-фантазии и задачи-легенды, задачи - шутки.

Задача 1.  Библейский миф рассказывает о Вавилонской башне, которую люди, возгордясь, хотели построить до самого неба, но не построили, так как Бог, разгневанный дерзостью людей, «смешал их языки» так, что они перестали понимать друг друга, и рассеял людей по всей Земле. Как вы думаете, какой максимальной высоты достигала башня?

Ответ: Согласно Кольдевею, она имела квадратное основание, каждая сторона которого равнялась 90 метрам. Высота башни тоже была 90 метров, первый ярус имел высоту 33 метра, второй — 18, третий и пятый — по 6 метров, седьмой — святилище бога Мардука — был высотой в 15 метров.

Задача 2.  Знаменитый историк Витрувий (I в. до н.э.) рассказывал, как Архимед пришел к открытию своего закона: «Во время своего царствования в Сиракузах Гиерон, после благополучного окончания всех своих мероприятий, дал обет пожертвовать в какой-то храм золотой венок бессмертным богам. Он условился с мастером о большой цене за работу и дал ему нужное по весу количество золота. В назначенный день мастер принес свою работу царю, который нашел ее отлично выполненной. После взвешивания венок оказался соответствующим выданному весу золота, но при испытании последнего на пробном камне оказалось, что мастер часть золота заменил серебром. Царь был очень раздражен этим обманом, но, не будучи в состоянии уличить мастера в сделанной им краже, попросил Архимеда придумать для этого способ. Однажды, когда целиком занятый этим делом Архимед садился в ванну, он заметил, что по мере погружения его тела в воду последняя переливается через край. Это наблюдение сразу позволило ему найти нужную идею, и радость настолько переполнила его душу, что он сразу выскочил из ванны и, бегая голым по дому, кричал, что он нашел то, что искал, говоря по-гречески «Эврика! Эврика!» Какое открытие сделал Архимед?

Ответ: Архимед открыл и сформулировал в своем законе, что выталкивающая сила равна по величине силе тяжести, действующей на воду, вытесненную предметом. Например, если мячик вытесняет один килограмм воды, на него действует выталкивающая сила в один килограмм. Если он вытеснит два килограмма, то и выталкивающая сила будет равна двум килограммам ).

Задача 3. Однажды царь спросил у Архимеда, сколько нужно взять золота, чтобы его масса была равна массе слона. Как Архимед справился с этой задачей?

Ответ: Нужно загнать слона в резервуар с водой. и тем самым использовать закон Архимеда. Архимед открыл и сформулировал в своем законе, что выталкивающая сила равна по величине силе тяжести, действующей на воду, вытесненную предметом. Например, если мячик вытесняет один килограмм воды, на него действует выталкивающая сила в один килограмм. Если он вытеснит два килограмма, то и выталкивающая сила будет равна двум килограммам ).

Задача 4. В романе Жюля Верна «Путешествие на Луну» говорится, что человек теряет свой вес, когда достигает точки, в которой притяжение к Земле становится равным притяжению к Луне. А как же наши космонавты находятся в состоянии невесомости, хотя орбиты космических кораблей с людьми пока еще далеко не достигают точки, где силы притяжения Земли и Луны одинаковы?

Ответ: Состояние невесомости наступает и в том случае, когда на тело действуют только силы тяготения. На космический корабль, движущийся по орбите, и на все находящиеся в нем тела действует только сила тяготения, поэтому все тела и космонавты пребывают в состоянии невесомости.

Задача 5.«Чудо света»

http://pandia.ru/text/78/463/images/image028_27.gif

На рисунке показано одно из чудес света древних египетских жрецов.

Как только на жертвеннике загорался огонь, двери храма раскрывались. Объясните, на чем основано это чудо. (Жертвенник при помощи трубы соединен с кожаным мешком).

Ответ. Когда на жертвеннике загорался огонь, он нагревался. Находящийся в нем воздух тоже нагревался и расширялся. Жертвенник, соединенный трубой с кожаным мешком, представлял собой герметичную систему (замкнутый объем). По мере расширения воздуха его давления возрастало. Кожаный мешок постепенно надувался и поднимал камень, лежащий на нем. Этот камень через систему неподвижных блоков и веревку, обвивающую оси дверей, был соединен с другим, более легким камнем. Тот в свою очередь опускался, веревка в натянутом состоянии двигался, вызывая вращения осей дверей. Двери открывались.

Задача 6. Известен такой исторический анекдот. Однажды преподаватель богословия университета спросил студента-физика, невнимательно слушавшего его лекцию: «Что такое божественная сила?» Ответ студента прозвучал так: «Божественная сила есть произведение божественной массы на божественное ускорение». Узнав об этом ответе, профессор-физик обвинил студента в недостаточном знании правила физической размерности. Что поставил в вину студенту профессор-физик?

Ответ:  Действительно безобразие: студент-физик обязан сказать, что при умножении божественной силы на божественное ускорение в произведение войдет божественность в квадрате, следовательно, для получения божественной силы лишь один из сомножителей должен быть божественным. Размерность не та.

Задача 7. Галилео Галилея считают первооткрывателем необычного способа разбивания бутылок. Перейдем к «хулиганскому» опыту. Поставим пустую бутылку на землю и будем бить по горлышку сверху вниз палкой, пытаясь разбить бутылку. Автор не призывает вас к уничтожению стеклотары. Речь идет только о мысленном эксперименте. Предположим, что разбить бутылку вам не удалось. Не отчаивайтесь. Наполните бутылку водой доверху и заткните пробкой. А теперь сравнительно несильно ударить по пробке – и бутылка благополучно развалится на части. Объясните наблюдаемый результат.

Ответ: Потому, что пустая стеклянная бутылка слишком лёгкая, поэтому малоинерционная. А с водой инерция возрастает, поэтому бутылка с водой при ударе движется медленнее, поэтому деформация стекла больше.

Задача 8.  Великий немецкий ученый астроном и математик Иоганн Кеплер в 1611 году опубликовал небольшую книжку, которая называлась «Новогодний подарок, или О шестиугольных снежинках». В ней он в шутливой форме описывал свои размышления по дороге к королевскому советнику фон Вакенфельсу. Он намеревался преподнести новогодний подарок своему покровителю, но ничего интересного не мог придумать. И тут он обратил внимание на падающие снежинки. «Этот подарок ниспослан с неба и несет в себе подобие звезд!» — воскликнул он. Почему он так был рад?

Ответ: Он обратил внимание на то, что снежинки содержат всегда шесть лучей, а не семь или пять. Размышляя об этом, Кеплер пришел к выводу, что причина шестиугольности снега, а также пчелиных сот и ячеек граната обусловлена одним: плотной упаковкой каких-то шаровых элементов, их составляющих. Это первая интуитивная догадка о геометрически правильном внутреннем строении кристаллов.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В заключении обратим внимание на трудности, с которыми сталкивается преподаватель физики, привлекая на свои занятия исторический материал. Ключевой проблемой является ограничение времени: за считанные минуты надо раскрыть динамику развития изучаемых понятий, законов, теорий; поэтому рассказ преподавателя или студентов должен быть кратким и максимально насыщенным информацией, эмоциональным по форме и доступным по изложению, поэтому задачи как нельзя кстати.

Использование элементов истории при решении задач было и остается одним из тех вопросов методики преподавания физики, решение которого позволяет расширить представления у студентов о физике и науке в целом. Поэтому принцип историзма в обучении физике может выступать в качестве ориентира в расширении знаний студентов по физике.

При решении задач с историческим содержанием возможно преподаватель успешно достигает цели - изложить исторический опыт и представить работу ученых. В процессе решения подобного рода задач преподаватель вызывает интерес у студентов за счет необычного сюжета задачи, который сопровождается показом схемы исторической установки, опыта. Это, безусловно, разнообразит процесс решения и тем привлечет внимание студентов к изучаемому вопросу, способствуя более прочному его усвоению и сознательному пониманию.

Простым способом введения элементов истории физики и техники служат задачи, составленные на основе использования данных исторически известных опытов и исследований ученых. Полезно предложить студентам и такие задачи, решая которые они как бы становятся участниками эксперимента ученого, свидетелями его рассуждений. Это способствует развитию их любознательности, углубленному и осмысленному восприятию курса физики.

Можно предложить студентам задачи, которые позволили бы им убедиться, какие огромные перемены произошли в технике и в науке в целом. При решении этих задач необходимо сообщать для сравнения, данные об аналогичных современных установках и машинах, то есть кроме рассмотрения творческих задач исторического направления, для развития технической мысли, творческой фантазии полезны и задачи технического содержания. Такие задачи являются одним из доступных для студентов средств связи теории с практикой, обучения с жизнью. Решение подобных задач имеет и большое воспитательное значение. Их использование способствует облегчению работы преподавателя в процессе знакомства студентов с новыми прогрессивными идеями и взглядами, с открытиями отечественных ученых, обратить их внимание на достижения российской науки и техники. 

Многолетняя практика ведущих специалистов в этой области свидетельствует о том, что использование исторических задач в процессе преподавания физики показала, что в случае внимательного и осмысленного отношения к их содержанию преподаватель может найти множество стандартных и нестандартных вариантов применения этих задач при решении триединой задачи: обучать, развивать и воспитывать.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

  1. Вавилонская башня [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://istorii-x.ru/zagadochnye-mesta-na-zemle/78-vavilonskaja-bashnja.html (дата обращения 05.05.2015).

  2. Королёв, Ю.А. Задачи исторического содержания [Текст] / Ю.А. Королев // Физика в школе. – 1994. – №2. – С. .

  3. Лишевский, В.П.  Ученые – популяризаторы  науки [Текст] / В.П. Лишевский. – М.:  Знание,1987. – с.

  4. Мощанский, В.Н.  Формирование мировоззрения студентов при изучении физики [Текст] / В.Н. Мощанский. – М.:  Просвещение,1977. – с.

  5. Мощанский, В.Н.,  Савелова Е.В. История физики в средней школе [Текст] / В.Н. Мощанский, Е.В. Савелова. – М.: Просвещение, 1981. – с.

  6. Перегрузка космонавтов [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://pandia.ru/text/78/463/37567.php (дата обращения 05.05.2015).

  7. Позойский, С.В. Шаги истории: от Демокрита до Эйнштейна. Задачи по физике [Текст] / С.В.Позойский. – Витебск: Изд. ВГУ им. П.М. Машерова, 1999. – с.

  8. Разумовский, В.Г.  Развитие творческих способностей студентов в процессе обучения физике [Текст] / В.Г. Разумовский. – М.:  Просвещение,1975. – с.

  9. Спасский, Б.И. Вопросы  методологии  и историзма  в курсе  физики  средней школы [Текст] / Б.И. Спасский. – М.: Просвещение,1975. – с.

  10. Физики шутят [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.humo.ru/izvestnye-fiziki-shutyat-vypusk-9.php (дата обращения 05.05.2015).

  11. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для студентов [Текст] / А.С. Енохович, О.Ю. Кабардин, Б.И. Спасского. – М.: Просвещение,1982. – с.

  12. Школьная физика [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.alsak.ru/item/227-5.html (дата обращения 05.05.2015).




 


2



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 06.10.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров1039
Номер материала ДВ-035037
Получить свидетельство о публикации

Комментарии:

4 месяца назад
Что-то слишком знакомым показалось название, да плюс некоторые примеры пересказаны без указания источников. Странное совпадение. Приличнее было бы сделать ссылку. А период маятника Фуко вычислен с ошибкой и он ближе к маятнику, который был в знаменитом сегодня Исаакиевском соборе, т.е. заметно длиннее Парижского. Надо бы проверить! Википелия подтвердила, что у Фуко подвес был не 76, а 67 метров. если бы его период вв самом деле был 20 с, то длина около 100 или 98 м.
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх