Качественные задачи по физике (7-9 классы)

Качественная задача

      Физическая задача – это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Качественные задачи включают в себя некоторые качественные характеристики явления и находят своё объяснение в соответственных количественных соотношениях. Главная особенность задач такого типа – внимание в них акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления. Решаются такие задачи путём логических умозаключений, базирующихся на законах физики.
Разбор качественных задач, не осложненных, в отличие от решения традиционных задач, достаточно громоздкими вычислениями, позволяет сосредоточиться на главном: формировании у учащихся физического мышления, ясного и четкого понимания физических законов, понятий и представлений.

       Основная цель качественных задач – научить:

• различать физические явления и процессы в природе и технике;
• объяснять физические явления и процессы на основе имеющихся теоретических знаний.

        Качественные задачи по типу условия делятся на словесные, графические и экспериментальные. Решение качественных задач – необходимый компонент полноценного физического образования, т.к.  не требуя громоздких математических выкладок, концентрирует внимание учащихся на физической сущности явления, на их взаимосвязи и формах проявления. Разбор таких задач углубляет понимание фундаментальных понятий и законов физики, побуждает интерес у учащихся к познанию окружающего мира. В качественных задачах идет речь о реальных телах, о том, что нас окружает, вещах в основном обычных и потому не замечаемых. Качественная задача  обозначает проблему, провоцирует на поиск, исследование данного вопроса и глубина этого поиска ограничена субъективными желаниями школьника и настойчивостью учителя.

         Качественные задачи можно использовать на разных этапах обучения. На начальном этапе можно показать всю красоту и прелесть окружающих явлений, поставить проблему, обрисовать пути выхода из нее, увлечь физикой. В дальнейшем качественные задачи можно использовать как этап, ступеньку для более глубокого исследования проблемы. Именно качественная задача является одним из важнейших инструментов, которым необходимо вооружить любознательного человека, исследователя окружающего мира, глубже проникать в мироздание, сделает мыслящим и свободным.

        Решение качественных задач включает три этапа: чтение условия, анализ задачи и решение. При анализе содержания задачи используем, прежде всего, общие закономерности, известные учащимся по данной теме. После этого выясняем, как конкретно объясняется явление, описанное в задаче. Ответ к задаче получаем как завершение проведенного анализа. В качественной задаче анализ условия тесно сливается с получением нужного обоснованного ответа.

         В качественной задаче вопрос ставится так, что ответа на него в готовом виде в учебнике нет. Учащийся должен сам его найти, синтезируя данные условия задачи и моделируя физические явления. Форма подачи вопроса, формулировка играют не последнюю роль: от них зависит «длительность» рассуждения и формулировки ответа. Активно используя качественные задачи на уроках, условно я подразделяю формулировки качественных задач на четыре уровня. Вопросы первого уровня сформулированы так, что уже содержат подсказку для ответа, в них учащемуся следует выбрать один из приведенных вариантов ответа и его обосновать (например, на полу – в стакане; постные – жирные щи). Вопросы второго уровня содержат оборот «сравните», учащийся должен сам выбрать вариант ответа. Вопросы третьего уровня содержат описание ситуации, процесса, требуют анализа графика. При ответе на них учащийся может ввести дополнительные условия и объекты. Вопросы четвертого уровня  требуют тщательного анализа самого вопроса и даже переформулировки его, привлечения значительного теоретического материала.

        Поисковую деятельность по решению задачи можно условно разделить на два вида: алгоритмическую (действия по образцу – первый, второй уровень) и эвристическую (направленную на поиск этого образца – третий, четвертый уровень). «Образец», который удаётся подобрать, иногда настолько радикально отличается от того, что рассматривается в задаче, что даже сам нашедший это сходство удивляется ходу своих мыслей. Вспомните, как Архимед решил проблему обнаружения примесей в составе царской короны, наблюдая за водой, выливавшейся из переполненной ванны при погружении в неё собственного тела. Если же из подсознания подсказка не приходит, то для осознанного поиска идеи решения оказываются полезными некоторые опоры – эвристики, называемые ещё эвристическими действиями или приёмами. Основной эвристический совет: преобразовать нестандартную "задачную" ситуацию в стандартную. Как это сделать, подсказывают эвристические приёмы. Многие специалисты в области теории и методики обучения физике отмечают большой эвристический потенциал и эффективность использования методологических принципов простоты, толерантности, относительности, сохранения, симметрии, суперпозиции, соответствия, причинности, дополнительности, а также соотношения неопределённостей. Руководствуясь этими принципами и используя метод аналогии, иногда удаётся сразу найти основную идею решения.

      Данная подборка задач может быть применима с 7 по 9 класс не только на уроках физики, но и на зачетных занятиях, дополнительных уроках по физике, так же можно использовать в качестве демонстрации или экспериментальной части при доказательстве какого-либо закона. Можно применять для физических викторин или квестов. Некоторые задачи можно использовать на проверочных работах или для домашнего задания.

Задачи

1. 

Камень лежит на дне сосуда, пол­но­стью погружённый в воду (см. рисунок). Из­ме­нит­ся ли (и если изменится, то как) дав­ле­ние камня на дно, если в воду до­ба­вить по­ва­рен­ную соль? Ответ поясните.

2. 

Запаянную с одного конца трубку опускают открытым концом в воду на половину длины трубки (см. рисунок). Что произойдёт с уровнем зашедшей в трубку воды после того, как атмосферное давление уменьшится? Ответ поясните.

3.  Что обжигает кожу сильнее: вода или водяной пар одинаковой массы при одной и той же температуре? Ответ поясните.

4.  Из какой кружки — ме­тал­ли­че­ской или керамической — легче пить го­ря­чий чай, не об­жи­гая губы? Объ­яс­ни­те почему.

5.  По реке плывёт лодка с гребцом, а рядом с ней — плот. Одинаковое ли время потребуется гребцу для того, чтобы перегнать плот на 10 м, и для того, чтобы на столько же отстать от него?

6.  Автомобиль может спуститься с горы на равнину по одной из двух дорог: по короткой достаточно прямой дороге и по длинной извилистой. Сравните работу силы тяжести в этих случаях. Ответ поясните.

7.  Изменится ли (и если изменится, то как) вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, дей­ству­ю­щая на пла­ва­ю­щий в ке­ро­си­не де­ре­вян­ный брусок, если бру­сок пе­ре­ме­стить из ке­ро­си­на в воду? Ответ поясните.

8.  Брусок плавает при полном погружении в воде. Изменится ли (и если изменится, то как) выталкивающая сила, действующая на брусок, если его переместить в керосин? Ответ поясните.

9. 

Незаряженный проводящий легкий шарик висит на шелковой нити между заряженным кондуктором электрофорной машины и незаряженной проводящей пластиной. Что произойдет, если к шарику приблизить кондуктор электрофорной машины? Ответ поясните.

10.  Какой автомобиль — грузовой или легковой — должен иметь более сильные тормоза? Ответ поясните.

11.  На белой бумаге написано красными чернилами слово. Через стекло какого цвета не удастся прочесть написанное? Ответ поясните.

12.  Куда следует поместить лед, с помощью которого необходимо быстро охладить закрытый сосуд, полностью заполненный горячей жидкостью — положить сверху на сосуд или поставить сосуд на лед? Ответ поясните.

13.  Когда на открытой волейбольной площадке стало жарко, спортсмены перешли в прохладный спортивный зал. Придется ли им подкачивать мяч или, наоборот, выпускать из мяча часть воздуха? Ответ поясните.

14.  Что произойдёт с осадкой корабля при переходе его из моря с солёной водой в реку с пресной водой?

15.  Из какого материала — стали или дерева — следует строить научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли? Ответ поясните.

16.  Можно ли услышать грохот мощных процессов, происходящих на Солнце? Ответ поясните.

17.  Если выстрелить из мелкокалиберной винтовки в варёное яйцо, то в яйце образуется отверстие. Что произойдёт, если выстрелить в сырое яйцо? Ответ поясните.

18.  Два одинаковых латунных шарика падают с одной и той же высоты. Первый шарик упал в песок и остановился, а второй, ударившись о камень, отскочил и был пойман рукой на некоторой высоте. Внутренняя энергия какого шарика изменилась на большую величину? Ответ поясните.

19.  Два одинаковых термометра выставлены на солнце. Шарик одного из них закопчен, а другого — нет. Одинаковую ли температуру покажут термометры? Ответ поясните.

20.  Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды? Ответ поясните.

21.  Стакан наполовину заполнен кипятком. В каком случае вода остынет в большей степени:

1) если подождать 5 минут, а потом долить в стакан холодную воду;

2) если сразу долить холодную воду, а затем подождать 5 минут?

 Ответ поясните.

22. 

На вертикально расположенной доске закреплена электрическая схема (см. рисунок), состоящая из источника тока, лампы, упругой стальной пластины АВ. К одному концу пластины подвесили гирю, из-за чего пластина изогнулась и разомкнула цепь. Что будет наблюдаться в электрической цепи, когда доска начнет свободно падать? Ответ поясните.

23.  Лодка плавает в небольшом бассейне. Как изменится уровень воды в бассейне, если из лодки осторожно опустить в бассейн большой камень? Ответ поясните.

24.  Прямая рейка освещается солнечными лучами. При этом на вертикальной стене видна её тень. Может ли линейный размер тени быть больше, чем линейный размер рейки? Ответ поясните и проиллюстрируйте рисунком.

25.  Может ли при каких-либо условиях двояковыпуклая стеклянная линза рассеивать падающий на неё параллельный световой пучок? Ответ поясните.

26.  Железный кубик, лежащий на гладкой горизонтальной поверхности, притягивается к северному полюсу постоянного полосового магнита, скользя по этой поверхности. Как движется кубик: равномерно, равноускоренно или с постоянно возрастающим по модулю ускорением? Ответ поясните.

27.  Железный кубик, ле­жа­щий на глад­кой горизонтальной поверхности, при­тя­ги­ва­ет­ся к юж­но­му полюсу по­сто­ян­но­го полосового магнита, сколь­зя по этой поверхности. Как дви­жет­ся кубик: равномерно, рав­но­уско­рен­но или с по­сто­ян­но возрастающим по мо­ду­лю ускорением? Ответ поясните.

28.  В двух закрытых сосудах одинакового объёма находится одинаковое количество молекул одного и того же газа. Сосуд 1 размещён в тёплом помещении, сосуд 2 — в холодном. В каком из сосудов давление газа больше? Ответ поясните.

29.  Два бруска одинаковых размеров имеют одинаковую температуру +300 °С. Удельные теплоёмкости брусков и их плотности также одинаковы. Брусок 1 имеет большую теплопроводность, чем брусок 2. Какой из этих брусков быстрее охладится на воздухе, температура которого равна +20 °С? Ответ поясните.

30.  Дима рассматривает красные розы через зеленое стекло. Какого цвета будут казаться ему розы? Объясните наблюдаемое явление.

31.  Каким пятном (темным или светлым) ночью на неосвещенной дороге кажется пешеходу лужа в свете фар приближающегося автомобиля? Ответ поясните.

32.  Алюминиевый и стальной шары имеют одинаковую массу. Какой из них легче поднять в воде? Ответ поясните.

33.  Один из двух одинаковых сплошных деревянных брусков плавает в воде, другой — в керосине. Сравните выталкивающие силы, действующие на бруски. Ответ поясните.

34. 

Камень лежит на дне сосуда, пол­но­стью погружённый в воду (см. рисунок). Из­ме­нит­ся ли (и если изменится, то как) сила дав­ле­ния камня на дно, если в воду до­ба­вить поваренную соль? Ответ поясните.

35.  Отрезок однородной проволоки подвешен за середину. Изменится ли (и если изменится, то как) равновесие рычага, если левую половину сложить вдвое (см. рисунок)? Ответ поясните.

36. 

Кольцо из медной проволоки быстро вращается между полюсами сильного магнита (см. рисунок). Будет ли происходить нагревание кольца? Ответ поясните.

37.  Две лампы, рас­счи­тан­ные на оди­на­ко­вое напряжение, но по­треб­ля­ю­щие различную мощность, вклю­че­ны в элек­три­че­скую сеть последовательно. Какая лампа будет горeть ярче? Ответ поясните.

38.  Ёлочная гирлянда спаяна из лампочек для карманного фонаря. При включении этой гирлянды в сеть на каждую из лампочек приходится напряжение не более 4 В. Опасно ли, выкрутив одну из лампочек, сунуть в патрон палец? Для справки: сила тока в гирлянде не более 2,5 А, а сопротивление пальца несколько сотен ом. Ответ поясните.

39.  На га­зо­вую плиту с оди­на­ко­вы­ми горелками, включёнными на пол­ную мощность, по­ста­ви­ли две оди­на­ко­вые кастрюли, за­пол­нен­ные водой, — одну открытую, а дру­гую за­кры­тую крышкой. Какая из них за­ки­пит быстрее? Ответ поясните.

40.  На стол по­ста­ви­ли две оди­на­ко­вые кастрюли, за­пол­нен­ные водой, доведённой на плите до кипения, — одну открытую, а дру­гую за­кры­тую крышкой. Какая из них осты­нет быстрее? Ответ поясните.

41.  Два сплош­ных брус­ка из­го­тов­ле­ны из раз­лич­ных материалов: бру­сок 1 — из ма­те­ри­а­ла плот­но­стью , бру­сок 2 — из ма­те­ри­а­ла плот­но­стью  Массы брус­ков одинаковы. Бруски, закреплённые на нитях, урав­но­ве­ше­ны на ры­чаж­ных весах. На­ру­шит­ся ли рав­но­ве­сие весов, если, не сни­мая брус­ки с весов, опу­стить их в жид­кость плот­но­стью  Ответ поясните.

42.  Два сплош­ных брус­ка из­го­тов­ле­ны из раз­лич­ных материалов: бру­сок 1 — из ма­те­ри­а­ла плот­но­стью ρ , бру­сок 2 — из ма­те­ри­а­ла плот­но­стью 2ρ . Объёмы брус­ков одинаковы. Бруски, закреплённые на нитях, урав­но­ве­ше­ны на ры­чаж­ных весах. На­ру­шит­ся ли рав­но­ве­сие весов, если, не сни­мая брус­ки с весов, опу­стить их в жид­кость плот­но­стью ρ/2 ? Ответ поясните.

43.  Может ли вес тела, ле­жа­ще­го на го­ри­зон­таль­ной плоскости, быть боль­ше силы тяжести, дей­ству­ю­щей на это тело? Ответ поясните.

44.  Может ли вес тела, ле­жа­ще­го на го­ри­зон­таль­ной плоскости, быть мень­ше силы тяжести, дей­ству­ю­щей на это тело? Ответ поясните.

45.  В печах, ис­поль­зу­е­мых для отоп­ле­ния домов в сель­ской местности, для уда­ле­ния из топки дыма слу­жит труба (дымоход). При нор­маль­ном ре­жи­ме ра­бо­ты печи ча­сти­цы дыма «засасываются» в трубу и вы­ле­та­ют наружу, в атмосферу — труба «вытягивает» дым из печи. Будет ли кир­пич­ная печ­ная труба обес­пе­чи­вать луч­шую тягу, чем стальная? Теп­ло­про­вод­ность кир­пи­ча зна­чи­тель­но меньше, чем у стали. Ответ поясните.

46.  В печах, ис­поль­зу­е­мых для отоп­ле­ния домов в сель­ской местности, для уда­ле­ния из топки дыма слу­жит труба (дымоход). При нор­маль­ном ре­жи­ме ра­бо­ты печи ча­сти­цы дыма «засасываются» в трубу и вы­ле­та­ют наружу, в ат­мо­сфе­ру — труба «вытягивает» дым из печи. Будет ли ме­тал­ли­че­ская печ­ная труба обес­пе­чи­вать луч­шую тягу, чем кирпичная? Теп­ло­про­вод­ность кир­пи­ча зна­чи­тель­но меньше, чем у стали. Ответ поясните.

47.  К не­за­ря­жен­но­му ша­ри­ку элек­тро­мет­ра под­но­сят ди­элек­три­че­скую (эбонитовую) за­ря­жен­ную палочку, в ре­зуль­та­те чего стрел­ка элек­тро­мет­ра отклоняется. Произойдёт ли ещё более за­мет­ное от­кло­не­ние стрел­ки электрометра, если этой па­лоч­кой кос­нуть­ся ша­ри­ка электрометра? Ответ поясните.

48.  К не­за­ря­жен­но­му ша­ри­ку элек­тро­мет­ра под­но­сят ме­тал­ли­че­скую за­ря­жен­ную палочку, в ре­зуль­та­те чего стрел­ка элек­тро­мет­ра отклоняется. Произойдёт ли ещё более за­мет­ное от­кло­не­ние стрел­ки электрометра, если кос­нуть­ся этой па­лоч­кой ша­ри­ка электрометра? Ответ поясните.

49.  Маленькую мо­дель лодки, пла­ва­ю­щую в банке с водой, пе­ре­ме­сти­ли с Земли на Луну. Из­ме­нит­ся ли при этом (и если изменится, то как) глу­би­на по­гру­же­ния (осадка) лодки? Ответ поясните.

50.  Из вер­ши­ны про­во­лоч­но­го квад­рат­но­го кон­ту­ра со сто­ро­ной 0,6 м вы­пол­за­ет ма­лень­кий жук, рав­но­мер­но пе­ре­ме­ща­ясь по про­во­ло­ке со ско­ро­стью 6 см/мин. Можно ли по ис­те­че­нии по­лу­ча­са счи­тать тра­ек­то­рию дви­же­ния жука прямолинейной? Ответ поясните.

51.  Из вер­ши­ны про­во­лоч­но­го квад­рат­но­го кон­ту­ра со сто­ро­ной 6 м вы­пол­за­ет ма­лень­кий жук, рав­но­мер­но пе­ре­ме­ща­ясь по про­во­ло­ке со ско­ро­стью 6 см/мин. Можно ли по ис­те­че­нии по­лу­ча­са счи­тать тра­ек­то­рию дви­же­ния жука прямолинейной? Ответ поясните.

52.  Два уче­ни­ка одновременно из­ме­ря­ли атмосферное дав­ле­ние с по­мо­щью барометра: один, на­хо­дясь в школь­ном дворе под от­кры­тым небом, дру­гой — в ка­би­не­те физики на пятом этаже. Оди­на­ко­вы­ми ли будут по­ка­за­ния барометров? Если нет, то какой ба­ро­метр покажет боль­шее значение ат­мо­сфер­но­го давления? Ответ поясните.

53.  Конец маг­нит­ной стрелки при­тя­нул­ся к од­но­му из кон­цов стального стержня. Можно ли сде­лать вывод о том, что из­на­чаль­но стержень был намагничен? Ответ поясните.

54.  Каким пят­ном (более свет­лым или более тёмным по срав­не­нию с сухим асфальтом) будет ка­зать­ся во­ди­те­лю ночью лужа в свете фар его автомобиля? Ответ поясните.

55.

Кольцо из мед­ной про­во­ло­ки быст­ро вра­ща­ет­ся между по­лю­са­ми силь­но­го маг­ни­та (см. рисунок). Будет ли про­ис­хо­дить на­гре­ва­ние кольца? Ответ поясните.

56.  Какая доска на ощупь ка­жет­ся более холодной: сухая или влажная, если их тем­пе­ра­ту­ра оди­на­ко­ва и равна комнатной? Ответ поясните.

57.  Под ко­ло­ко­лом воз­душ­но­го на­со­са на­хо­дит­ся колба, на­по­ло­ви­ну на­пол­нен­ная водой и плот­но за­кры­тая пробкой. Что про­изой­дет с проб­кой при от­ка­чи­ва­нии воз­ду­ха из-под колокола? Ответ поясните.

58.  Автомобиль дви­жет­ся по по­во­ро­ту дороги. Оди­на­ко­вые ли пути про­хо­дят пра­вые и левые колёса автомобиля? Ответ поясните.

59.  Алюминиевый и сталь­ной шары имеют оди­на­ко­вую массу. Какой из них легче под­нять в воде? Ответ поясните.

60.  Имеются де­ре­вян­ный и ме­тал­ли­че­ский ша­ри­ки оди­на­ко­во­го объёма. Какой из ша­ри­ков в 40-градусную жару на ощупь ка­жет­ся холоднее? Ответ поясните.

61 В каком случае колебания стрелки компаса затухают быстрее: в случае, когда корпус компаса изготовлен из меди, или из пластмассы? Ответ поясните.

Краткое описание документа:

Физическая задача – это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Качественные задачи включают в себя некоторые качественные характеристики явления и находят своё объяснение в соответственных количественных соотношениях. Главная особенность задач такого типа – внимание в них акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления. Решаются такие задачи путём логических умозаключений, базирующихся на законах физики.

Разбор качественных задач, не осложненных, в отличие от решения традиционных задач, достаточно громоздкими вычислениями, позволяет сосредоточиться на главном: формировании у учащихся физического мышления, ясного и четкого понимания физических законов, понятий и представлений.

Данная подборка задач может быть применима с 7 по 9 класс (61 задача) не только на уроках физики, но и на зачетных занятиях, дополнительных уроках по физике, так же можно использовать в качестве демонстрации или экспериментальной части при доказательстве какого-либо закона. Можно применять для физических викторин или квестов. Некоторые задачи можно использовать на проверочных работах или для домашнего задания.