ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗНЫХ ТИПОВ

1. Качественные задачи

Качественные задачи обычно используют раньше других как средство закрепления изученного материала. Есть разделы курса физики, где качественные задачи являются основными, так как количественные задачи там почти не решают. К таким, например, относится раздел по гидродинамике. Чрезвычайно полезно решение качественных задач и при опросе для выяснения глубины усвоения материала. Качественные задачи дают возможность за короткое время выяснить физическую сущность рассматриваемого вопроса, для чего иногда другие типы задач менее эффективны. Поэтому успешное решение учащимися качественных задач показывает осознанность их знаний, отсутствие формализма в усвоении материала. Качественные задачи весьма разнообразны по тематике, содержанию и сложности.

Решение качественной задачи обычно состоит в построении с помощью индукции и дедукции логических умозаключений, основанных на физических законах. При этом анализ и синтез так тесно связаны между собой, что можно говорить только об аналитико-синтетическом методе решения качественных задач.

Схема решения качественных задач примерно следующая:

Чтение условия задачи, выяснение всех терминов в условии задачи.

Анализ условия задачи, выяснение физических явлений, построение, если это требуется, схемы или чертежа.

Построение аналитической и синтетической цепей рассуждений (этот момент особенно характерен и важен для решения качественных задач).

Анализ полученного ответа с точки зрения его физического смысла, соответствия условию и реальности.

Иллюстрируя далее методику решения качественных задач, разделим их на две основные группы:

а) Простые качественные задачи или, как их иногда называют, задачи-вопросы. Их решение обычно основывается на одном физическом законе и цепь умозаключений здесь сравнительно проста.

б) Сложные качественные задачи, представляющие как бы совокупность или комбинацию нескольких простых задач. Решая их, приходится строить более сложные и длинные цепи умозаключений, анализировать несколько физических закономерностей.

Начнем с рассмотрения несложных задач.

13. Почему, споткнувшись, человек падает вперед?

Рис. 3.

14. На чем основано освобождение одежды от пыли при встряхивании?

15. Какие возможны способы насадки топора на топорище? На чем они основаны?

Задачи решают путем применения первого закона Ньютона к каждому конкретному случаю.

При решении этих задач учащиеся должны в первую очередь уяснить условие задачи, разобраться, о чем идет речь. Во-первых, необходимо выяснить, какое физическое явление наблюдается в данной ситуации. Очевидно, в данном случае наблюдается явление инерции, поэтому в построении цепи умозаключений опираются на физический закон, описывающий это явление. В рассматриваемом случае это первый закон Ньютона — закон инерции, формулировку которого ученики должны повторить при решении задачи.

Таким образом, например, заключают, что споткнувшийся человек падает вперед потому, что его ноги, задержанные каким-либо препятствием, останавливаются, а другие части тела по инерции продолжают движение вперед.

16. Каким приемом человек может быстро удвоить давление, производимое им на пол?

Вначале проводят анализ физической сущности происходящего. В задаче спрашивается о давлении, а давление как известно, есть отношение силы давления к площади на которую эта сила действует: Значит, давление зависит как от силы давления F, так и от площади

Давление возрастет в два раза, если в два раза увеличится сила давления при той же площади. Этого можно достигнуть, взяв в руки дополнительный груз, равный весу человека. Но есть и другая возможность увеличить давление — уменьшить площадь опоры в два раза. Для этого человеку достаточно встать на одну ногу и несколько изменить свое положение, чтобы не нарушилось равновесие.

Рассмотрим теперь болзе сложные качественные задачи.

17. Как будут изменяться показания приборов в цепи (рис. 3) при передвижении ползунка реостата влево? вправо?

Проведем анализ условия задачи. Амперметр показывает силу тока в цепи, вольтметр — падение напряжения на реостате. При перемещении ползунка реостата влево сопротивление реостата уменьшается, а при перемещении вправо — увеличивается. Как же будет меняться падение напряжения на реостате? Ответить на этот вопрос с помощью закона Ома для участка цепи не удастся.

Действительно, но если например, увеличивается, то уменьшается. Что происходит произведением сказать нельзя. В этом случае нужно пользоваться законом Ома для полной цепи который можно записать также в виде

Так как падение напряжения на реостате, то, учитывая, что можно заключить следующее.

При перемещении ползунка реостата влево его сопротивление уменьшается, а сила тока в цепи возрастает. Показания амперметра увеличиваются. Одновременно возрастает и падение напряжения на внутреннем сопротивлении элемента — а падение напряжения на реостате уменьшается. Показания вольтметра уменьшаются.

При перемещении ползунка реостата вправо возрастает, сила тока уменьшается, увеличивается. Показания амперметра уменьшаются, а вольтметра — увеличиваются.

Правильность ответа легко проверить опытом. При использовании эксперимента рассматриваемая задача будет являться качественной экспериментальной задачей.