И.А.ЗЫРЯНОВ,
студент ВятГГУ, г. Киров

Изобретательские задачи

Педпрактика. 10-й класс

У большинства детей в школе уроки физики не вызывают особого интереса: слово «физика» ассоциируется со сложными задачами и формулами. Да и знания, полученные на уроках, довольно трудно применить на практике, а это порождает непонимание смысла изучения предмета. В качестве варианта решения данной проблемы, а также с целью формирования логического мышления и анализа, можно предложить набор «изобретательских задач». Обычно мы их давали или в конце урока, или в «оставшиеся пять минут», или как домашнее задание. Например, в оставшиеся свободными 5–7 мин урока в 10-м классе можно успеть решить одну-две задачи.

Так как любая работа должна иметь смысл, интерес детей можно стимулировать оценкой. Если задача была задана на дом, то за пять различных решений задачи – оценка «5», за каждые два дополнительных решения – ещё одна оценка «5». Если задача была дана в классе, то оценка ставилась самым активным ученикам.

• Как заставить закипеть воду во внутреннем сосуде? Оба сосуда наполнены водой.

– Накрыть крышкой сосуд 2. Тем самым повысить давление, а следовательно, температуру кипения воды в нём.

– Подсолить воду в сосуде 2 – также повысится температура кипения.

– Прокипятить воду в сосуде 2 несколько раз, давая ей остыть между кипячениями. Тем самым мы удалим из воды примеси (они выпадут в осадок), а следовательно, и центры парообразования, следовательно, повысим температуру кипения воды.

– Поместить на дно сосуда 2 ультразвуковой генератор.

– Поместить в воду медный стержень так, чтобы он упирался в днища обоих сосудов. В этом случае мы получим проводник тепла.

– Подождать, пока вода в сосуде 2 выкипит.

– Налить в сосуд 2 жидкость, кипящую при температуре выше 100 °С.

• Как оторвать гвоздь от магнита?

– Нагреть магнит. Тем самым мы разориентируем домены в магните.

– Нагреть гвоздь. Тем самым мы разориентируем домены в
гвозде.

– Воспользоваться рычагом из дерева или немагнитного металла.

– Намотать на гвоздь провод и пропустить ток. Тем самым превратить гвоздь в магнит одной полярности с концами подковы.

– Резко дёрнуть гвоздь.

– Положить железный стержень выше гвоздя. Тем самым мы «закоротим» линии магнитной индукции и ослабим магнитное поле на концах магнита.

– Постучать по магниту. Деформация приведёт к нарушению упорядоченной ориентации доменов в магните.

• Какие действия необходимо произвести, чтобы колба сломалась?

– Накачать воздух в колбу. Как известно, арку легко сломать, если давить изнутри.

– Поместить всю систему под колокол, заткнув трубочку, и откачать из колокола воздух. Тем самым мы создадим избыточное давление в колбе, и она лопнет, как в предыдущем случае.

– Налить воду в колбу и заморозить. Колба лопнет, т.к. вода при охлаждении расширяется.

– Неравномерно нагреть колбу. Половину колбы охлаждаем, а вторую нагреваем. Колба из-за разности теплового расширения треснет.

– Направить на колбу звуковую волну. Звук заставит стенки колбы совершать колебательные движения, при резонансе колба лопнет.

– Положить сверху ещё несколько кирпичей.

– Стукнуть по кирпичу.

• Как, не прикасаясь к стоящей на столе кружке, удалить из неё воду?

– Подождать, пока вода испарится.

– Нагреть кружку, чем ускорить испарение.

– Опустить в кружку ложку и заморозить. Затем достать ложку вместе со льдом.

Примечание. Сразу после замерзания ложку достать невозможно, поэтому края кружки надо будет немного нагреть.

– Опустить в стакан губку.

– Опустить в кружку трубочку для коктейля и высосать воду.

– Опустить в кружку конец длинной резиновой трубочки, второй её конец опустить ниже уровня поверхности жидкости и отсосать воздух из трубки, – вода вытечет.

– Опустить в кружку трубку, другой конец которой поместить в сосуд с низким давлением. Атмосферное давление загонит воду в другой сосуд.

• Как разлепить стаканы, скреплённые атмосферным давлением (из них откачан воздух)?

– Сместить стаканы друг относительно друга, проворачивая один относительно другого.

– Подождать некоторое время. Система не полностью герметична, и воздух всё-таки проникает через прокладку.

– Повысить температуру стаканов, например, полить их кипятком. Давление газа в стаканах повысится.

– Поместить систему под колокол и откачать воздух. Давление в стаканах станет больше, чем снаружи.

• Как разделить ледяной куб на две равные части?

– Распилить.

– Растереть в крошку и разделить.

– Разрезать горячим ножом.

– Оттопить половину.

– Растопить куб, разделить воду пополам, заморозить получившиеся половины.

• Как добиться устойчивой стойки стула на двух ножках?

– Поставить подпорку.

– Прибить ножки к полу.

– Подобрать экспериментально угол наклона таким, чтобы установилось равновесие. Под этим углом подрезать ножки стула, чтобы увеличить площадь опоры.

– Вырезать углубления в полу под углом и вставить в них ножки стула.

– Приклеить стул.

• Как заставить математический матник качаться только в одной плоскости?

– Раскрутить груз вокруг своей оси. В результате мы получим гироскоп, а, как известно, плоскость вращения гироскопа не изменяет своего положения в пространстве.

– Заставить качаться железный груз в магнитном поле.

– Соорудить направляющую конструкцию (две пластинки).

– Заставить качаться металлический груз в статическом электрическом поле (например, между двумя заряженными шарами).

– Точно настроить при запуске.

• Как охладить воду в бутылке?

– Положить бутылку в холодильник.

– Положить (на) под лёд.

– Обернуть бутылку сырой тряпкой и поместить в поток воздуха. При испарении воды с поверхности тряпки последняя будет охлаждаться, забирая тепло у бутылки с водой.

– Обернуть бутылку сырой тряпкой, поместить под колокол и откачать воздух. Понизим тем самым давление, следовательно, ускорим испарение.

– Поместить бутылку в сосуд с более холодной водой, например, со льдом.

– Химически охладить.

• Как соединить две пластины из металла?

– Воспользоваться болтом и гайкой.

– Воспользоваться заклёпками.

– Склеить.

– Спаять.

– Сварить. (Не все металлы свариваются. – Ред.)

– Использовать точечную электросварку.

– Зачистить и зашлифовать обе соединяемые поверхности и плотно их прижать. (Так осуществляют холодную сварку в космосе. – Ред.)

• Как разогреть металлический шар?

– Положить в печь.

– Ударить.

– Долго тереть.

– Продеформировать.

– Пропустить электрический ток.

– Поместить в переменное магнитное поле.

• Как ускорить высыхание сырой тряпки?

– Повесить на верёвке в сухом тёплом помещении.

– Развернуть её максимально.

– Поместить в поток сухого воздуха.

– Поместить между сухими тряпками (газетами) и периодически их менять.

– Посыпать тряпку сухим песком (опилками), периодически отряхивать и посыпать снова новой порцией песка. Песок впитывает в себя влагу.

– Поместить её вблизи мощного источника высокочастотного электромагнитного излучения. В результате действия токов Фуко жидкость будет нагреваться.

• Как убрать лишнюю часть камня?

– Отколоть с помощью зубила и молотка.

– Стереть.

– Разогреть камень и резко остудить. В результате резкого перепада температур из-за теплового расширения камень треснет.

– Охладить и резко нагреть.

– Отпилить.

– Расплавить.

• Как быстрее наполнить ведро под дождём?

– Поставить ведро под сток у крыши дома. Там вода собирается с большой поверхности крыши.

– Поставить воронку над ведром.

– Опустить в ведро одним концом полотно ткани, другой её конец подвесить. Вода будет стекать с ткани в ведро (увеличится площадь, с которой собирается вода).

– Поставить ведро под углом 45° к направлению падения капель. (Хуже будет. – Ред.)

– Поместить в центр ведра несколько одноимённых зарядов. В результате траектория движения капель изменится.

• Как поднять уровень воды в колене U-образной трубки относительно другого?

– Из одного колена откачать воздух и закрыть это колено пробкой.

– В одно колено накачать воздух и закрыть это колено пробкой.

– Налить в одно колено более лёгкую жидкость (например керосин).

– Поместить перегородку (поршень) между коленами и перемещать его, например, на нитке.

– Использовать явление осмоса.

• Как заставить вагон, скатываемый с сортировочной горки, проехать большее расстояние по инерции?

– Подтолкнуть.

– Загрузить вагон.

– Смазать рельсы маслом, тем самым уменьшив коэффициент трения.

– Охладить рельсы. В атмосфере всегда есть пары воды, на охлаждённых рельсах появится конденсат, который и уменьшит трение.

• Как обеспечить присутствие молекул воды на высоте 1 см выше поверхности воды в сосуде?

– Опустить в воду фитиль. Молекулы воды поднимутся по капиллярам.

– Бросить в воду лёд: он плавает в воде, следовательно, можно подобрать такой кусок, который будет возвышаться над поверхностью на 1 см, а лёд – это тоже вода.

– Опустить губку. Вода, как и в случае с фитилём, поднимется.

– Нагреть воду.

– Ничего не делать. Вода испаряется при любой температуре, следовательно, над поверхностью, на любой или почти любой высоте, есть хотя бы одна молекула H₂O.

• Как осветить небольшое пространство?

– Зажечь спичку (свечу, факел).

– Зажечь фонариком.

– Зажечь электрический разряд.

– Возбудить люминесценцию.

– Возбудить свечение Черенкова (свечение воды при прохождении через неё частиц со скоростью выше скорости света в воде).

• Как ускорить закипание жидкости в чайнике?

– Увеличить мощность нагревателя.

– Налить в чайник не воду, а более легко кипящую жидкость (например ацетон).

– Теплоизолировать чайник, например, обернуть плотной тканью и ватным одеялом.

– Поместить чайник в зону пониженного давления.

– Постоянно стучать по чайнику, тем самым перемешивая воду.

• Как остановить ход пружинных часов, не повредив их внешнюю оболочку?

– Не прикасаться к часам длительное время – сами остановятся.

– Сильно тряхнуть, уронить, ударить.

– Опустить в жидкость и заморозить.

– Поместить в жидкий азот.

– Поместить в переменное магнитное поле.

– Нагреть.

• Как повысить скольжение ботинок по льду?

Варианты ответов

– Полностью стереть протектор на подошве.

– Сделать лёд ровным, гладким.

– Сделать поверхность льда влажной.

– Полить лёд маслом.

– Приделать к ботинкам полозья (чтобы получились коньки).

________________________

Илья Андреевич Зырянов, студент 4-го курса ВятГГУ, давал этот материал в 2005 г. на уроках и внеклассных мероприятиях, проходя педпрактику в школе № 5 (г. Слободской, Кировская обл., руководитель – засл. учитель РФ Виктор Иванович Елькин elkin52@yandex.ru ). Ученикам задачи очень нравились, они с удовольствием их решали.