Методика использования качественных задач при изучении физики в средней школе

Важным также является умение предусмотреть возможные следствия события. Пример:

К уравновешенному рычагу приложили две сил. Может ли рычаг остаться при этом в равновесии? Если да, то, при каких условиях? Можно ли действие этих сил вывести рычаг из равновесия?

(С помощью этой задачи можно навести учащихся на важную мысль о том, что одна и та же причина при различных условиях, в частности

начальных, может привести к разным результатам.)

Что даже в том случае, когда ученик умеет решать некоторые типы задач на нахождение причины или следствия физического явления, это не служит гарантией ее четкого понимания смысла понятий “причина” и “следствие” и умение отличить их друг от друга в конкретных ситуациях. Уже в 6-м классе вполне возможно начать формирование этих понятий. С этой целью можно предлагать как бы “вспомогательные” задачи таких двух типов: а) определить, какая, из двух явлений (факторов, утверждений и т.п.) представляет собой причину по отношению к другому, а какое – следствие; дополнить причинно-следственную цепочку недостающими звеньями (утверждениями);

б) связать два данных утверждения (явления, факта и т.п.) с помощью причинно-следственной цепочки. Примеры вспомогательных задач первого типа:

Составьте и запишите одно предложение (имеющее смысл и верное с точки зрения физики), объединив в нем с помощью союза “поэтому” два таких утверждения:

1) в случае утечки газа запах его некоторое время распространится по всей квартире;

2) молекулы движутся непрерывно и хаотически. Скажите, какое из этих утверждений является причиной по отношению к другому, а какое следствием.

Составьте и запишите одно предложение (имеющее смысл и верное с точки зрения физики), объединив в нем с помощью союза “поэтому” (или “потому что” два таких утверждения:

1) масса стального кубика больше массы деревянного кубика такого же объема;

2) плотность стали больше плотности дерева.

Ответьте на вопросы: может ли плотность, какого либо вещества зависеть от того, какой массы физического тела из этого вещества изготовлено? Какое из двух данных утверждений служит причиной по отношению к другому, а какое – следствием.

В решении подобных задач большую роль играет интуиция ученика. В данном случае мы считаем этот путь более эффективным, чем использование определений терминов “причина” и “следствие”.

Для успешного решения нужно уметь: во-первых, сравнивать объекты, величины, условия и т.п.; во-вторых, находить факторы влияния (другими словами, из всех факторов выделять существенные); в-третьих, отличать правильное от ошибочного (неточного). Значение этих умения (так же, как и умений находить причину, следствия, пути достижения заданного результата и т.п.) заключается, прежде всего, в этих универсальности: они необходимы для решения большего числа разнообразных проблем (причем, не только учебных). Кроме того, их усвоение позволяет развивать интеллектуальные способности человека. Поэтому мы считаем, что эти умения тоже должны быть объектом целенаправленного формирования в процессе обучения. На первой ступени важно использовать в основном две разновидности задач на сравнение:

а) сравнить два значения функции при разных значениях ее аргумента;

б) сравнить, т.е. найти общее и особенное (различное).

Приведем пример задачи на сравнение двух значений функции.

Имеются две ложки (деревянная и стальная) одинаковой массы. Объем, какой ложки больше? Почему?

Умение находить общее и различное необходимо при классификации. Приведем примеры одной из разновидностей задач на классификацию, в которых из данного перечня физических понятий требуется сформировать группы по заданным признакам.

Из приведенных ниже слов и словосочетаний нужно выписать в тетрадь те, которые представляют собой физические явления: магнит, притяжение железных опилок к магниту, льдина, ледоход, ветер, воздух, гром, звон колокола, колебание маятника в часах, часы, термометр, температура, нагревание чайника с водой, выстрел.

Из следующего перечня надо выписать в один столбик физические величины, а в другой – единицы физических величин: длина, секунда, метр, температура, время, кубический метр, градус, объем.

В более сложной разновидности задач на классификацию ученикам предлагается разбить данный перечень физических понятий (терминов и.т.д.) на группы на основании сравнения этих понятий и самостоятельного выделения их общих признаков. Приведем примеры.

Какое слово, на ваш взгляд, лишнее в следующем перечне: время, путь, площадь, метр, скорость? Почему вы выбрали именно это слово?

Какое слово, на ваш взгляд, лишнее в следующем перечне: Ньютон, килограмм, плотность, метр, Паскаль, Джоуль, секунда? Почему вы выбрали именно это слово?

Примеры качественных задач

Почему в замутненной воде вы можете увидеть свою тень, а в чистой – нет? (Для того чтобы увидеть собственную тень на мутной воде, вы должны иметь возможность выделять свет, отраженный от поверхности воды. В чистой воде этот относительно слабый свет теряется на фоне света, отраженного от дна. При мутной воде отраженный от дна свет сильно ослабляется или поглощается, поэтому образуются тени.)

Чем объясняется расцветка крыльев стрекоз, жуков и прочих насекомых? (Интерференция солнечного света в прозрачной пленке, покрывающей крылья насекомого и имеющей разную толщину в разных местах.)

Почему меняется окраска крыльев насекомого, если его рассматривать под разными углами? (При падении лучей на тонкую пленку образуются интерференционные полосы равного наклона, положение которых меняется, если смотреть на пленку под разными углами.)

Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи черные? (Размеры водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха, поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается на составляющие, а остается белым. Очень плотные грозовые облака либо вообще не пропускают свет, либо отражают его вверх.)

Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами? (Солнечные лучи при восходе и при закате проходят большие пути в воздухе. По теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в желтые, розовые, красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с фиолетовым оттенком цвет. Восход дает более яркую и чистую картинку, так как воздух за ночь делается чище.)

В морозный вечер подышите на кусок стекла. Через образовавшуюся тонкую пленку кристалликов льда посмотрите на светящиеся уличные фонари. Почему фонари оказываются при этом окруженными радужными кругами (ближе к источнику – сине-голубой свет, дальше от источника – оранжево- красный)? (Наблюдается дифракция света в неоднородной среде.)

Во время ночной прогулки можно часто увидеть радужный ореол вокруг уличных фонарей даже в ясную погоду. Почему? (Венцы вокруг фонарей объясняются дифракцией света на препятствиях, соразмерных с длиной волны света. Но в этом случае частицы находятся внутри самого глаза. Это радиальные волокна линзы хрусталика или частицы слизи на поверхности роговицы.)