О.М.Заборьева,
школа № 30, г. Волжский,
Волгоградская обл.

Летнее задание,
или
Читаем дополнительную литературу по физике

Работая достаточно долго в школе, столкнулась с тем, что ребята перестают открывать учебник физики, а дополнительную литературу читают только тогда, когда готовятся к конференциям. У них возникает ощущение достаточности получаемых знаний и навыков, т.к. и учебный материал подается в виде лекций на достаточно высоком уровне, и задачи решаются достаточно трудные, и работа в группах «коллективный ученик» ведется достаточно серьезная. Некоторые могут возразить: «О чем вы? Сейчас не все ученики читают литературные произведения, предусмотренные программой. Мечтать ли о том, чтобы дети читали дополнительную литературу по предмету?» Да, я знаю, многие дети читают не «Войну и мир», а «Краткое содержание литературных произведений». И это не самое страшное. Филолог Виктор Шаповал перевел шедевры словесности на молодежный сленг, надеясь хотя бы так возбудить интерес к литературе у нынешних недорослей. Попытки заставить классиков «ботать по фене» одни воспринимают как лингвистический эксперимент, я же это воспринимаю как литературное хулиганство.

Есть такая в народе поговорка: «Если хочешь потерять ребенка – дай ему все, что он просит, готовым». Как привлечь внимание детей к «Занимательной физике» Я.И.Перельмана, «Забавной физике» Л.Гальперштейна, «Занимательным опытам по физике» Л.А.Горева, «Беседам по физике» М.И.Блудова, книгам «Физика – юным», «Рассказы об электричестве» А.Томилина, «Силы в природе» В.И.Григорьева, «Физика и природа» Я.В.Тарасова и многим другим? Педагогической находкой стало проведение итоговых занятий-игр в каждой четверти в 8–10-м классах.

Мною было разработано немало таких уроков и внеклассных мероприятий, разных по форме и содержанию («Физика» № 14, 16, 47/96, 21/99). Каждое итоговое занятие-игра состоит из нескольких конкурсов, ребята участвуют в них, разделившись на команды. Перед каждой игрой предлагаю прочитать ту или иную книгу, которая будет основным источником информации для составления различных конкурсов. Например, в итоговой игре по теме «Тепловые явления» (8-й класс) требуется назвать решительного противника теплорода, инженерную науку о непосредственном использовании солнечной энергии, ученого, первым придумавшего прибор для наблюдения за изменением температуры. Ребята достаточно быстро находят ответы, т.к. многие из них, готовясь, прочитали главу VIII из книги «Физика – юным» и главу VI из «Книги для чтения по физике».

В другой игре – конкурс решения качественных задач. За неделю до урока ученикам было дано задание: составить вопросы по теме. В ходе обсуждения каждая команда выдвинула свой лучший вопрос. В этом конкурсе участвовали одновременно все команды, по круговой системе: одна команда задавала вопрос другой «по кругу». Многие вопросы были взяты из книги Я.И.Перельмана «Занимательная физика».

На вопрос «Почему горбат верблюд?» обычно дети не дают правильного ответа. Его можно найти в книге «Физика – юным» (составитель Алексеева). Эту книгу я советую прочитать к четвертой, заключительной игре в 8-м классе («Физика» № 21/99). Готовясь к итоговым играм, ребята подходят к пониманию того, что физика – это не только формулы, определения, объяснения учителя, но еще и истории открытий, судеб, эпох, когда эти открытия делались. А чтобы узнать это, нужно читать дополнительную литературу по предмету, убеждаю я их. Ведь недаром Л.Н.Толстой сказал: «А не то дорого знать, что Земля круглая, а то дорого знать, как дошли до этого».

И еще один пример. В конце учебного года 9-классникам предлагаю прочитать на каникулах книгу М.И.Блудова «Беседы по физике», ч. I «Механика» (М.: Просвещение, 1984). В новом учебном году уже с десятиклассниками провожу игру по правилам телевизионной игры «Умники и умницы», вопросы для которой беру из этой книги. Подготовка к игре заключается в том, чтобы подобрать 30–40 вопросов, по числу вопросов изготовить ордена «умников» (круглая медаль с изображением совы – символа мудрости), сделать три дорожки – красную (из двух квадратов, желтую (из трех) и зеленую (из четырех), а также приготовить призы активным участникам и победителям.

Игра состоит из двух туров. В предварительном туре выявляются три «умника»: всем участникам задается вопрос, и тому, кто быстрее и правильнее на него ответит, вручается орден. В конце этого тура выявляются победители – «умники», владельцы наибольшего числа орденов. Среди них разыгрываются дорожки. Идущий по зеленой дорожке должен ответить правильно на два из четырех задаваемых вопросов, по желтой – на два из трех вопросов, но имеет право на одну ошибку, по красной – на два вопроса из двух, без права на ошибку. Тот, кто пройдет свою дорожку, становится победителем. Тот, кто не прошел, – возвращается к «теоретикам».

Вопросы первого тура

1. Назовите старинную единицу измерения скорости. (Ответ. Градус.)

2. Водитель, выехавший с базы по путевке с объездом различных пунктов, вернулся снова на базу через 6 ч. Длина пройденного машиной пути равна 120 км. Определите среднюю скорость. Это величина векторная или скалярная? (Ответ. 20 км/ч. Скалярная.)

3. Вопрос-шутка: как правильно сказать: «Три да четыре суть пять или три да четыре есть пять»? (Ответ. Согласно арифметике три да четыре будет семь, а не пять.)

4. Как называется прибор для определения скорости автомобиля? (Ответ. Спидометр.)

5. Какое английское слово мы встречаем в корне названия прибора для измерения скорости? (Ответ. Speed – быстрота движения.)

6. Каким прибором определяется скорость тепловоза и электровоза? (Ответ. Скоростемером. По его циферблату определяют скорость локомотива, близкую к скорости в данный момент, а по графику, автоматически записанному на специальной ленте, – скорость на протяжении всего рейса.)

7. Средняя скорость самолета Ту-154 – 1000 км/ч. Можно ли измерить такую скорость? (Ответ. Обычно определяют «воздушную скорость», т.е. скорость относительно той среды, в которой перемещается самолет. Для ее определения используют зависимость между скоростью движения самолета и давлением встречного потока воздуха.)

8. Назовите старинную единицу измерения массы. (Ответ. Унция; 1 унция равна 28,35 г.)

9. При какой скорости ветер вырывает деревья с корнем? (Ответ. 89–120 км/ч, или 25–28 м/с).

10. От какого слова происходит слово инженер? (Ответ. От французского слова гений.)

11. Об этой книге С.И.Вавилов писал: «В истории естествознания не было события более крупного, чем появление ... . Причина была в том, что эта книга подводила итоги всему сделанному за предшествующее тысячелетие в учениях о простейших формах движения материи». О какой книге идет речь? (Ответ. Книга Ньютона «Математические начала натуральной философии».)

12. «Математические начала натуральной философии»… Почему так называл свою книгу Ньютон? (Ответ. Название «натуральная философия» в значении «физика» сохранилось в английском языке до сих пор. Это название довольно точно передает содержание физики как науки, изучающей простейшие и наиболее общие свойства материи и формы ее движения. Почему эти «начала» математические? Ньютон, великий физик, был в то же время не менее великим математиком; физику он хотел построить по образу и подобию геометрии: из нескольких аксиом, представляющих обобщение многовекового опыта человечества, математическим путем вывести теоремы и правила.)

13. Что изображено на титульном листе этой книги? (Предложена брошюра.) (Ответ. Портрет Исаака Ньютона (1647–1727), разложение белого света, телескоп, Солнце и вращающиеся планеты вокруг него.)

14. Наиболее распространенное движение в технике – вращательное. Объясните, почему при движении по окружности камень, привязанный к веревке, может разорвать ее? (Ответ. Стремясь двигаться по инерции по прямой линии, касательной к окружности, камень будет натягивать веревку.)

15. Почему слетает грязь с вращающихся колес велосипеда? (Ответ. Вследствие инерции.)

16. Приведите примеры из книги, когда инерция полезна. (Ответ. а) Машинист, ведущий поезд, выключает двигатель на некотором расстоянии от остановки. б) На валах поршневых машин устанавливают маховики, чтобы повысить равномерность вращения вала. В водяных и паровых турбинах, ветряных двигателях используется инерция движения воды, пара и воздуха. Работа центробежного насоса, центрифуги, веялки, сепаратора – все это примеры использования инерции.)

17. Почему быстро вращающийся шкив, маховое колесо, циркулярная пила и вращающиеся части машин могут разорваться? Как это предупреждают? (Ответ. Вследствие инерции; поэтому специальными расчетами на прочность определяют размеры частей машин и допустимую скорость их вращения.)

18. Как переводится с латинского слово «импульс»? (Ответ. Толчок, удар, побуждение.)

19. Как иначе называют импульс? (Ответ. Количество движения.)

20. Кто ввел это понятие? (Ответ. Французский философ и математик Декарт.)

21. 4 октября 1957 г. в Советском Союзе запущен первый искусственный спутник. Назовите его основные параметры. (Ответ. Шар массой 83,6 кг; достиг высоты 947 км; 92 дня летал вокруг нашей планеты.)

22. Ускорение свободно падающих тел у поверхности Земли равно g = 9,8 м/с². Чему равно ускорение, сообщаемое Луне Землей? (Ответ. 0,0027 м/с². Это значение получим, если ускорение свободного падения разделим на 602. Луна удалена от Земли на расстояние, равное примерно 60 земным радиусам.)

23. С какой силой Земля притягивает Луну? (Ответ. F=G, где G – гравитационная постоянная; m, M – массы Луны и Земли соответственно; r – расстояние между ними. Земля притягивает Луну с силой около 2 •10²⁰ Н.)

24. Где находится центр масс системы Земля–Луна? (Ответ. Расстояние от Земли до Луны 384 000 км. Отношение массы Луны к массе Земли 1 : 81. Расстояние от центра масс до центров Луны и Земли обратно пропорционально этим числам. Разделив 384 000 на 82, получим примерно 4700 км. Значит, центр масс находятся на расстоянии 4700 км от центра Земли, т.к. радиус Земли 6400 км, следовательно, центр масс системы Земля–Луна лежит внутри земного шара. Поэтому, если не гнаться за точностью, можно говорить об обращении Луны вокруг Земли.)

25. Что легче: улететь с Земли на Луну или с Луны на Землю? (Ответ. Чтобы ракета стала искусственным спутником Земли, ей надо сообщить начальную скорость, равную приблизительно 8 км/ч. Чтобы ракета вышла из сферы притяжения Земли, нужна так называемая вторая космическая скорость, равная 11,2 км/ч. Для запуска ракет с Луны нужна меньшая скорость: ведь сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле.)

26. На какой угол должен отклониться маятник от положения равновесия, чтобы его колебания можно было считать гармоническими? (Ответ. Не более 10°.)

27. Как доказать, что маятник совершает гармонические колебания? (Ответ. Подвесим воронку, склеенную из плотной бумаги и наполненную сухим, просеянным через сито песком...)

28. Где гуще окажется насыпан песок и почему? (Ответ. Чем ближе к вершине или к впадине синусоиды. Это свидетельствует о том, что скорость маятника в этих точках меньше, она обращается в нуль в самых верхних и самых нижних точках кривой, т.е. в точках, где маятник меняет свое движение на обратное. Среднее положение маятник проходит с максимальной, накопленной во время падения скоростью и поэтому оставляет тонкий след.)

Вопросы для определения дорожки

Кто быстрее догадается, о каком ученом идет речь?

1. Он был современником Петра I и Людовика XIV... С 1669 г. стал во главе кафедры физики и математики в Кембриджском университете... Внешне его жизнь протекала спокойно, мирно, однообразно. Но ее заполняли непрестанный труд, математические изыскания, физические и химические опыты, вызывавшие восхищение его современников... Его личная жизнь была небогата событиями. На ней, по-видимому, не отразились политические бури, которые потрясали его родину. А между тем за его долгую восьмидесятилетнюю жизнь произошли две революции, сменились шесть королей... Его имя еще при жизни было окружено ореолом национального героя... Плодами его неутомимой деятельности явились «Метод флюксий и бесконечные ряды» (основы дифференционного и интегрального исчисления, по принятой теперь терминологии), «Оптика» и «Математические начала натуральной философии»... (Ответ. Ньютон.)

2. Профессор математики в Падуе, затем во Флоренции... Основоположник новой науки, опирающейся не на авторитеты древних писателей, а на опыт, эксперимент... Самое знаменитое его произведение – «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению»... С помощью сконструированного им телескопа с достаточно большим увеличением он открыл горы на Луне, пятна на Солнце, спутники Юпитера, фазы Венеры... (Ответ. Галилео Галилей.)

Для игрока на зеленой дорожке

1. Как определить скорость пули? (Ответ. При помощи баллистического маятника – ящика с песком или землей, подвешенного на прочной раме так, что он может качаться в вертикальной плоскости. Скорость рассчитывается по углу отклонения a.)

2. Из какой науки, по словам греческого историка Плутарха, была «изгнана механика»? (Ответ. Из геометрии. Плутарх писал: «Механика, изгнанная из геометрии, отделилась от нее и долгое время находилась в пренебрежении, став лишь одной из практических отраслей военного искусства».)

3. Как известно, «осваивали» космос и животные. Расскажите о собаках, которые побывали в космосе. (Ответ. 3 ноября 1957 г. был запущен второй искусственный спутник Земли массой 508,3 кг с собакой Лайкой, который пробыл в космосе 5 месяцев 11 дней. Высота спутника над Землей составляла 1671 км. В августе 1960 г. был запущен корабль-спутник массой 4600 кг. На борту этого корабля находились две собаки, мыши, растения, грибковые объекты. Корабль сделал 17 оборотов вокруг Земли, была подана команда для спуска, и первые путешественники, собаки Белка и Стрелка, благополучно приземлились.)

4. Луна обращается вокруг Солнца. Луна обращается вокруг Земли. Какое выражение правильнее? (Ответ.  Вокруг Солнца обращается Земля вместе со своим спутником Луной, значит, и Луна обращается вокруг Солнца.)

Для игрока на желтой дорожке

1. Как определяют скорость ветра на метеорологических станциях? (Ответ. При помощи флюгера с ветромерной доской. Когда ветра нет, доска висит вертикально. Чем сильнее ветер, тем на больший угол отклоняется доска. Более точно среднюю скорость ветра можно определить при помощи анемометра. Прибор состоит из вращающейся крыльчатки, ось которой при вращении приводит в действие зубчатый механизм, подсчитывающий число оборотов.)

2. Кто из греческих философов механику определял так: «Под механикой разумеем мы ту часть практического искусства, которая помогает нам разрешать затруднительные вопросы»? (Ответ. Аристотель.)

3. Чем отличалась американская программа «Аполлон» от советской программы по исследованию Луны? (Ответ. Американская программа «Аполлон» поставила целью отправку пилотируемых кораблей и в конечном счете высадку человека на Луну с возвращением на Землю. Советская космонавтика избрала другой путь: усилия наших ученых были направлены на разработку совершеннейших автоматических станций.)

Для игрока на красной дорожке

1. Как определяют скорость судна? В морской практике сохранилась старинная мера скорости – узел. Что это за мера? (Ответ. Название «узел» связано со старинным способом измерения скорости корабля при помощи лага. Тросик, или так называемый лаглинь, с привязанной на конце доской бросают с кормы корабля. Доска покоится в воде позади уходящего от нее корабля, а тросик сматывают с катушки, которую матрос держит в руках. На тросике завязаны узлы, отстоящие друг от друга на определенном расстоянии. Сосчитав число узлов за определенное время, можно определить скорость корабля в «узлах». В настоящее время применяют механические и электрические лоты, но скорость продолжают измерять в узлах.)

2. Как перевести с греческого слово «механика»? (Ответ. От греч. mhcaniko1V – изобретательный, хитрый. Сложное, затейливое приспособление, хитрая штучка.)