Программа элективного предмета для 10 — 11 классов Увлекательная физика

Один из крупнейших ученых нового времени Эрнест Резерфорд высказал любопытную мысль: «Все науки можно разделить на физику и коллекционирование марок». Известно, что все науки, исключая разве гуманитарные, произошли от физики, и знать ее очень важно!
Мы, учителя, часто забываем, что знания об окружающем мире необходимо давать цельным «куском», в системе, так как в природе не бывает чисто физических, химических или биологических явлений. Все они протекают взаимно. Да и разделение наук о природе на физику, химию, биологию и географию тоже условно.
Заинтересовать учащихся, помочь им по-новому взглянуть на материал, излагаемый в учебниках, иметь свое мнение по многим положениям физики и уметь отстоять его перед оппонентами – основные задачи, поставленные нами.
Элективный предмет призван вызвать у учащихся удивление: вот, оказывается, какая незнакомая, полная тайн и парадоксов эта физика! Вот сколько необычного и загадочного в ней, сколько вопросов получили новое, иное, чем в учебниках, толкование. Многие положения физики, которые казались сухими, сугубо абстрактными, обретают материальные черты в примерах из живой природы, техники, новых изобретений и открытий. Физика тесно переплетается с жизнью, с повседневными ее вопросами, становится неотъемлемой и увлекательной частью нашего бытия.

Пояснительная записка.
Программа элективного предмета «Увлекательная физика» согласованна по своему содержанию с учебной программой курса физики 10 – 11 классов и основана на интеграции физики, биологии и географии.
Ведущая идея программы – показать единство природных процессов, общность законов, применимых к явлениям живой и неживой природы.
Цель программы – способствовать развитию интереса к естественным наукам, формированию мировоззрению учащихся.
Задачи программы – расширение знаний учащихся по физике;
- приобретение практических, информационных, коммуникативных умений учащихся;
- развитие интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения задач, выполнения опытов, подготовки творческих работ;
- экологическое воспитание школьников.
Для решения поставленных задач используется технология личностно ориентированного обучения И.С. Якиманской (ситуация успеха, возможность выбора, атмосфера сотрудничества, рефлексия) и межпредметных связей.
Занятия элективного предмета предполагают не только приобретение дополнительных знаний по физике, но и развитие способности у них самостоятельно приобретать знания, умений проводить опыты, вести наблюдения.
Представлены задачи на оценки физических величин, методы размерностей и подобия, задачи для решения с помощью компьютера. Представлены также задачи исследовательского характера, которые могут быть использованы в рамках школьной научной лаборатории.
На занятиях используются интересные факты, привлекающие внимание связью с жизнью, объясняющие загадки привычных с детства явлений. Она в форме задач знакомит с «неформальной» физикой, которая связана с окружающим миром.
В повествовании о механике учащиеся узнают о загадках инерции и о том, что вопреки Галилею тяжелые тела падают быстрее легких – об этом говорил Аристотель, а движение по инерции может быть только прямолинейным – об этом говорил Декарт.
Учащиеся постигнут тайны вращающегося волчка, узнают, как следует накапливать механическую энергию, а также о том, можно ли действительно сдвинуть земную ось.
Также затронута тема о свойствах жидкостей и газов, во многом сходных между собой, но таких различных! Эти свойства представлены чаще всего в виде парадоксов. Оказывается, капля дождя или другая капля падающей жидкости совсем не каплеобразной формы; мыльная пленка прочнее стали; железо может плавать на воде (но, тем не менее, тонна железа тяжелее тонны дерева!), а плакучая ива – служить «вечным двигателем». Золото, оказывается, не так уж трудно подделать, пузырь рыбе нужен совсем не для того, что о нем думают, а песочные часы намного точнее водяных.
Не обойдены в курсе летательные и плавательные аппараты. При этом оказалось, что на безмоторной барже можно плыть против течения реки, а космическая ракета вовсе не летит, а стоит на месте! И деньги можно делать из воздуха!
Ну а теплота – это сплошная фантастика! Оказывается, космонавты летают в среде с температурой выше миллиона градусов; в сауне на той же полке, где лежит человек, можно приготовить ужин, а лучшая печь – это холодильник! Еще бы – ее КПД намного выше 100 %!
И, конечно же, – о тепловых двигателях. От паровых, которым, оказывается, «стукнуло» уже 2 тысячи лет, до атомных и сверхновых – гибридных.
Повествуется о большом магните – Солнце и о его влиянии на жителей Земли.
Ведущие формы проведения занятий: беседы, практические работы, решение задач, обмен информацией, наблюдение и опыты, игры, и другие формы, при этом активно используется наглядность, создание проблемных ситуаций, опора на жизненный опыт учащихся.

Занятия проводятся в кабинете физики или на природе.
Ожидаемый результат. Ученикам элективный предмет даст возможность не только по-новому взглянуть на, казалось бы, обычные вещи. Он так расширит диапазон их знаний, что даст возможность на равных поспорить с учителями и отстоять свою правоту.

Учебно-тематический план для 10 класса
№ Название темы
Кол-во часов Форма проведения
всего лекция практика 1 Возникший из ничего. 1 1 беседа
2 Земля – избранница природы?1 1 Беседа
3 Великие ошибки великого Галилея1 1 Беседа
4 Оцените размер водяных капель, имеющих круглую форму. 1 1 исследование
5 Кто стоял на плечах гигантов?1 1 Беседа
6 Что влечет тела друг к другу?1 1 Исследование
7 Траектория брошенного тела. 1 1 Исследование
8 Чем сильны слабые силы гравитации?1 1 Беседа
9 Инерция: сила или бессилие?1 1 Исследование
10 Начиная с какого размера астероидов по ним можно ходить, не опасаясь улететь в космос? 1 1 Исследование
11 Реальны ли центробежные силы?1 1 Исследование
12 Тайна вращающегося волчка1 1 Исследование
13 Возможен ли двухколесный автомобиль?1 1 Беседа
14 Как накопить кинетическую энергию?1 1 Исследование
15 Волшебный клубок. 1 1 Исследование
16 Вращается ли «вечный двигатель»?1 1 Беседа
17 Можно ли сдвинуть земную ось?1 1 Исследование
18 Маятник длиною… в час?1 1 Исследование
19 Как колебания мерят время?1 1 Исследование
20 Скорость звука в газе зависит от давления газа и его плотности. 1 1 Исследование
21 Что слышат люди, киты и вампиры?1 1 Беседа
22 Что радует музыкальный слух?1 1 Беседа
23 Звуковые курьезы1 1 Исследование
24 Как мы смотрим на мир?1 1 Беседа
25 Катастрофы мыльной пленки. 1 1 Исследование
26 С одним глазом – лучше!1 1 Исследование
27 Что дает второй глаз?1 1 Беседа
28 Можно ли видеть как рыба?1 1 Беседа
29 Курьезы нашего зрения1 1 Исследование
3031 Монета на наклонной плоскости. 2 1 1 Исследование
32 Какой толщины пена?1 1 Исследование
3334 Плавающий шар. 2 1 1 Исследование
35 Опасно ли плавать в Мертвом море1 1 Исследование

Учебно-тематический план для 11 класса
№ Название темы
Кол-во часов Форма проведения
всего лекция практика 1 Где плавают затонувшие корабли1 1 Беседа
2 Что по бокам у радуги?1 1 Исследование
3 - 4 Радуга. 2 1 1 Исследование
5 Римский водопровод на столбах1 1 Беседа
6 Какой формы свинцовые капли?1 1 Исследование
7 Как подделать золото1 1 Исследование
8 Для чего рыбе пузырь1 1 Беседа
9 - 10 Поющая бутылка. 2 1 1 Исследование
11 Как открывали… пустоту1 1 Беседа
12 Точны ли часы в Форте Байяр1 1 Исследование
13 Что держит шарик на фонтане1 1 Исследование
14 Самолет или ракета1 1 Исследование
1516 Прыжок с гирями. 2 1 1 Исследование
17 Махать или крутить1 1 Исследование
18 Как делать деньги из воздуха1 1 Беседа
19 Плывем против… здравого смысла1 1 Исследование
20 Лучшая печь – это холодильник1 1 Исследование
2122 “Падающее домино”. 2 1 1 Исследование
23 Двигателю… две тысячи лет1 1 Беседа
24 Как начинался автомобиль1 1 Беседа
25 Тепломеханические гибриды1 1 Беседа
26 Как накопить электроэнергию переменной массой. 1 1 Исследование
27 Бывает ли электричество живое. 1 1 Исследование
28 “Запертый” луч. 1 1 Исследование
29 Ваза Тантала 1 1 Исследование
3031 Электромагнитные фокусы и мошенничества 2 2 Исследование
32 Обобщающее занятие. 1 1 Защита проектов

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Итак, на самом первом этапе становления Мира весь он существовал, как на это указывалось в Библии, в виде света, одного только света, грандиозной вспышки света, в которой уже заключался весь Мир! Если вспомнить, что только 1 кг массы материи, если его превратить в свет, может испепелить крупный город, то какова же была мощность Большого взрыва, в котором вся масса Вселенной – 1053 кг (число с 53 нулями) существовала в виде света! Действительно, «хорош был этот свет», как отмечалось в Библии! Да и температура при взрыве (1028 °C) была приличной! Заметим, что для таких высоких температур безразлично в каких градусах – Цельсия или Кельвина ее измерять; для простоты будем писать °С. Дальше было все проще – исходный материал для Вселенной, а именно свет, уже был. Нескольких минут после Большого взрыва хватило, чтобы возникли первые простейшие атомные ядра: водорода, его изотопа – дейтерия и гелия. Неимоверно горячи были эти частички – порядка 107 °C. Разлетаясь, они постепенно остывали.
2. Но вернемся опять к Земле. Вот, действительно, планета, созданная для комфортной жизни. Температура – нормальная, где-то, правда, придется приодеться, а где-то – искать тени. Но это не Меркурий и не Плутон! Атмосфера – лучше не бывает! Будь больше кислорода – мы бы сгорели, меньше – задохнулись. Азот, из которого она состоит на 80 %, нейтрален, дышать не мешает, это вам не аммиак какой-нибудь! Воды – сколько угодно! Если не на самой поверхности в виде реки, озера или моря, то на глубине ее в любом месте полно, только пробурить надо. Почвы – плодородные, не то что на Луне! Даже пустыня Каракумы весной цветет необычайно пышно, а что говорить о курско-воронежских черноземах! Не будь только лентяем, пессимистом, нытиком – живи и радуйся, что родился не на Меркурии или Плутоне!
3. Перенесемся из античных времен в доньютоновскую эпоху, где над механикой «властвовал» великий Галилей. Развитие динамики как науки связано с именем великого итальянского ученого эпохи Возрождения Галилео Галилея (1564—1642). Наибольшей заслугой Галилея как ученого-механика было то, что он первым заложил основы научной динамики, нанесшей сокрушительный удар по динамике Аристотеля. Галилей называл динамику «наукой о движении относительно места». Его сочинение «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук» состоит из трех частей: первая часть посвящена равномерному движению, вторая – равномерно ускоренному, третья – принужденному движению брошенных тел.
5. Кратко основная идея законов движения Ньютона состоит в том, что изменение скорости тел вызывается только их взаимным действием друг на друга. Да полноте, неужели люди до этого не знали таких простых вещей? Представьте себе, что нет, а многие не знают и до сих пор.
Возьмем первый закон Ньютона (это тот, который иногда несправедливо приписывают Галилею). Сам Ньютон сформулировал его очень уж мудрено, как, кстати, и во многих школьных учебниках. Автор полагает, что более кратко и проще всего говорить так: «Тело пребывает в покое или движется равномерно и прямолинейно, если равнодействующая внешних сил, приложенных к нему, равна нулю». Вроде бы и придраться тут не к чему. А то пишут в некоторых учебниках: «…если на тело не действуют силы или другие тела…». Неточно это, и вот вам подтверждающий пример.
6. Высказывались мысли, что гравитация, дескать, действует только на небесные тела, но не на нас с вами. Так, английский физик Генри Кавендиш построил специальные очень точные так называемые крутильные весы и одним из первых в 1798 г. измерил гравитацию на Земле. В этих весах на тонкой и прочной нити на коромысле были подвешены грузы, которые притягивались двумя массивными шарами из свинца массой 50 кг (рис. 28). Прибор Кавендиша был заключен в воздухонепроницаемую камеру, а движение коромысла улавливалось оптическими приборами. Так была определена «гравитационная постоянная», которая оказалась равной 6,67·10 – 11 Н?м2/кг2, иначе говоря, два шара массой 1 000 кг каждый, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, притягиваются с силой 6,67 стотысячных долей ньютона!
8. Гравитационные силы в физике считаются чрезвычайно слабыми. Так, например, в атомах гравитационное притяжение электронов к ядру слабее, чем электрическое, в число с сорока нулями! Но эти же «ничтожные» силы считаются в физике дальнодействующими. Когда речь идет об огромных массах, даже удаленных на большие расстояния, действие сил гравитации огромно.
9. И вот одна из современных формулировок принципа Даламбера в обрабтке Лагранжа, которая и вызвала путаницу: «Если в любой момент времени к каждой из точек системы, кроме фактически действующих сил, приложить силы инерции, то система сил будет находиться в равновесии». Иначе говоря, тело «замрет», а стало быть, задачу можно будет решать методами статики, равновесия – легкими и простыми, гораздо более простыми, чем методы динамики.
11. Таким же образом, а именно проявлением инерции, объясняется отбрасывание людей наружу на так называемом «колесе смеха», или «чертовом колесе». Можно говорить о центробежном эффекте или центробежном стремлении, благодаря которому люди, автомобили, велосипеды и т. д., движущиеся по кругу, стремятся оказаться на самом большом его радиусе, или, как это нам кажется, отбрасываются наружу (рис. 59). Естественно – они стремятся двигаться по прямой (по закону инерции), а прямая – это та же окружность, но с бесконечно большим радиусом, заведомо превышающим радиус любой окружности.
12. Как же определить направление прецессии любого вращающегося тела – колеса, волчка и т. д.? Да по тому же «правилу колеса», о котором уже говорилось. Итак, если любое вращающееся тело представить в виде катящегося колеса, а возмущающий момент – в виде момента, стремящегося опрокинуть это колесо набок (что, собственно, и делают силы тяжести!), то колесо это будет сворачивать в сторону падения по ходу качения. То есть если колесо падает направо, то вправо же оно и свернет. Вот это-то поворачивание колеса и есть прецессия, и так можно определить ее направление.
13. Имеет ли будущее двухколесный автомобиль? Трудно достаточно уверенно ответить на этот вопрос. Однозначного мнения у автора по этому вопросу нет. Возможно, с развитием автоматики, компьютеризацией автомобилей и потребностью весьма маневренного и экономичного автомобиля, такой и появится снова. Но в одном можно быть уверенным, что маховики появятся на автомобилях прежде всего не как стабилизаторы, а как накопители энергии, способные намного повысить экономичность и динамичность машин. Вот тогда-то почему бы уже имеющийся на автомобиле маховик не использовать еще и как стабилизатор?
14. Дело в том, что прогресс в деле создания сверхпрочных материалов не стоит на месте, и уже предсказано создание так называемых «плотноупакованных» и «звездных» материалов фантастической прочности и плотности. Маховик из таких материалов сможет, например, служить двигателем, т. е. снабжать энергией автомобиль весь срок его службы, будучи раскрученным еще на конвейере!
16. Тонкое плутовство было раскрыто случайно только потому, что «ученый доктор» поссорился со своей женой и служанкой, посвященными в его тайну. Не случись этого, мы, вероятно, до сих пор оставались бы в недоумении относительно «вечного двигателя», наделавшего столько шума. Оказывается, «вечный двигатель» действительно приводился в движение спрятанными людьми, незаметно дергавшими за тонкий шнурок. Этими людьми были брат изобретателя и его служанка.
Но настоящие ученые даже тех времен были резко против «вечных двигателей». Посланец Петра I Шумахер, которому император поручил изучить вопрос о «вечных двигателях», писал в Петербург, что французские и английские ученые «ни во что почитают все оные перепетуи мобилес и сказывают, что оное против принципиев математических».
17. Естественно, все это – манипуляции с ориентацией Земли и ее угловой скоростью, основанные на наших принципиальных внутренних возможностях. Природа осуществляет все это своими «внешними» силами и без нашего желания. Одно можно сказать в утешение тем, кто возмущен этими манипуляциями с Землей. Если даже мы, земляне, будем в состоянии построить эти гигантские маховики, то мы не найдем тех колоссальных энергетических ресурсов, которые могли бы раскрутить эти маховики. Если, конечно, не усилим свою энергетику в сотни и тысячи раз!
18. С опусканием в шахту ходики опять же заспешат из-за некоторого увеличения ускорения силы тяжести, но лишь до некоторой глубины, точно указать которую трудно. После нее из-за снижения ускорения силы тяжести ходики снова отстанут (рис. 93), ну а в центре Земли, если мы туда попадем, они и вовсе остановятся. Ибо там невесомость и ускорение силы тяжести равно нулю.
19. Маятник все время связывают с часами, а вот в чем состоит его роль в них, знают не все. Ну, допустим, делает маятник длиной в 1 м одно колебание в секунду (туда – секунда, обратно – секунда). А какое отношение это имеет к часам? Что, часы считают и складывают эти секунды, как механический арифмометр? Да и вообще, для чего были придуманы громоздкие и сложные маятниковые часы, когда были весьма точные водяные и песочные?
21. Дело в том, что громкость звука здесь не пропорциональна децибелам. Как мы уже знаем, 10 дБ, или 1 Б (удивительно, зачем было вводить эти децибелы, когда просто в белах гораздо удобнее и короче?), – наиболее слабый звук, еще воспринимаемый нормальным слухом. Но за начало отсчета, или за 0 Б, принимается звук в 10 раз более слабый. Вдруг да кто-нибудь услышит! Звук в 2 Б, или 20 дБ, – уже не в 2, а в 100 раз более сильный, чем в 0 Б, и т. д. То есть числом бел измеряют порядок увеличения громкости звука. Звук в 10 Б (или 100 дБ) имеет громкость в 1010, или 10 миллиардов, раз более громкий, чем пороговый в 0 Б! Крик тети Сони из Одессы мы оцениваем в 7 Б (70 дБ), а вдвое больше – 14 Б (140 дБ) – это звук при запуске межконтинентальной ракеты, от которого можно оглохнуть. Так этот звук не в 2 раза, а в 107, т. е. в 10 миллионов раз, более громок, чем крик тети Сони!
22. Иметь музыкальный слух дано далеко не всем. Автор сам, например, слышит настолько слабые звуки (наверное, даже 0 Б!), что это удивляет врачей, но в отношении музыкальности, ему, как говорят, медведь на ухо наступил. Тонкость, или чуткость, слуха и музыкальность – вещи разные.
23. Акустика помещения характеризуется так называемым временем реверберации – временем угасания звука до неслышимого предела. Реверберация зависит, с одной стороны, от объема помещения, а с другой – от его формы и материала стен, потолка и пола.
Помещения с мягкой обивкой стен, коврами, драпировками, мягкой мебелью, а также наполненные людьми слабее отражают звуковые волны; в значительной степени звуки поглощаются мягкой средой, а потому и реверберация их гораздо меньше.
Но слишком уменьшать реверберацию тоже не стоит, так как звуки тогда быстро гаснут и не имеют достаточной громкости и яркости. Певцы и музыканты знают, как трудно петь и играть в небольших комнатах, переполненных мягкой мебелью, драпировками, коврами.
24. Разговаривая о свете, мы просто обязаны знать, как видят глаза. Иначе мы, чего доброго, будем, как древние, думать, что из глаз исходят тонкие щупальца, ощупывающие все вокруг.
Примитивный глаз, так называемый сложный, или фасеточный, характерен для насекомых и ракообразных. Состоит такой глаз из множества отдельных «глазков» – фасеток, покрывающих выпуклый сложный глаз насекомого. Такие глаза хорошо видят широко вокруг, особенно движение, но нечетко. По сравнению с головой насекомого, например, мухи, глаза эти очень велики, они занимают большую часть «лица» мухи.
25. Катастрофы мыльной пленки.
26. Можно ли добиться такого же эффекта без лупы, глядя на фотографию (конечно же, одним глазом!) с приемлемого расстояния, например, на выставке? Оказывается, можно. Для этого нужно, чтобы фокусное расстояние камеры было 25—30 см, т. е. оно было бы равно нормальному расстоянию рассматривания. Поэтому в фотоателье до сих пор используют для художественных фотографий такие длиннофокусные фотокамеры. Они крупны, неудобны, но дают «живые» фотографии.
27. Природа не зря наделила человека и животных двумя глазами – они позволяют видеть объем, оценивать расстояния до предметов. А по фотографии, снятой с помощью одной фотокамеры, сделать этого нельзя.
29. И еще один курьез нашего зрения, тесно связанный с психикой, – это особенность зрения близоруких. Близорукий, без очков, разумеется, видит все расплывчато, мелкие детали ему не доступны. Лица людей, на которых он не различает морщинки, кажутся ему моложе, привлекательнее; кожа гладкой и чистой. Не различая мелочей досконально, близорукий сам домысливает их по своему вкусу. Он может сильно уменьшить возраст людей, которых видит, найти в обычных лицах неземную красоту.
30-31. Монета на наклонной плоскости. Монету, лежащую на наклонной плоскости, толкают параллельно ребру этой плоскости. Исследуйте, как трансформируется траектория скольжения монеты в зависимости от угла наклона, коэффициента трения, начальной скорости. Проведите также компьютерное исследование и соответствующие эксперименты. Попробуйте провести классификацию возможных траекторий.
32. Жидкости состоят из весьма подвижных молекул, совершающих колебательные движения около положения равновесия. Расположены эти молекулы очень близко друг к другу, поэтому жидкости так трудно сжать. Понятно, почему жидкости легко меняют форму – раз их молекулы постоянно «скачут», то «перескоки» происходят легче в направлении действия сил.
33-34. Плавающий шар. Исследуйте вопрос о глубине погружения шара в жидкость. Проведите эксперименты с разными шариками и жидкостями разной плотности. Результаты экспериментов удобно представить в подходящих безразмерных переменных, в качестве которых могут выступать соответствующие комбинации размерных величин, характеризующих задачу. (Плотность жидкости можно менять, подсыпая в воду соль.) Изучите возможные колебания шара на поверхности воды. Как зависит период от введенных безразмерных параметров? Оцените роль диссипация в системе? Линейны или нет колебания шара?
36. Существуют легенды, что затонувшие в океане корабли не ложатся на дно, а повисают на некоторой глубине, путешествуя, как подводные «летучие голландцы», вместе с океанскими течениями. Жюль Верн в своем романе «Двадцать тысяч лье под водой» даже описывал неподвижно висящее в воде затонувшее судно, причем затонувшие корабли якобы догнивали, свободно вися в воде.
37. Мы все видели радугу – это очень красивое природное явление. Но можно получить радугу и самому, разложив луч света на составляющие. Какое-то подобие мы видели при блеске драгоценных камней, при падении солнечных лучей на края зеркал, на грань аквариума с водой. Но никто до Исаака Ньютона не догадывался, что белый свет состоит из различных цветов, каждый из которых, проходя через стеклянную или иную прозрачную призму, преломляется по-разному. Как сформулировал сам Ньютон: «Лучи, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости». И, преломляя луч белого света, Ньютон впервые получил так называемый спектр.
38-39. Радуга. Найдите в справочнике данные по коэффициенту преломления света в воде в диапазоне от красного цвета до фиолетового и воспроизведите в цветной графике на компьютере расчет траекторий лучей света в капле воды (теория радуги Декарта). Определите, под какими углами по отношению к направлению на солнце наблюдатель увидит красное и
фиолетовое кольца радуги. Попробуйте провести аналогичное исследование для капли несферической формы.
42. Историки рассказывают, что задача с золотой короной Гиерона побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. Результатом этого было появление замечательного сочинения «О плавающих телах», которое дошло до нас. Закон плавания тел сформулирован Архимедом следующим образом:
«Тела, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в нее, погружаются все глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своем весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объеме тела».
44-45. Поющая бутылка. Известно, что если дуть в горло бутылки, то бутылка будет издавать звук определенной частоты (“гудеть”). Определите, от каких параметров бутылки зависит высота издаваемого тона (т.е. частота звука). Проведите эксперименты с различными бутылками и пузырьками. Проверьте найденную зависимость экспериментально.
46. «Пустота – это место без помещенных туда тел», – шутил Аристотель. Люди с давних пор подозревали, что воздух – это не «место без помещенных туда тел», а нечто легкое, эфемерное, но реальное. Однако убедиться в существовании воздушной атмосферы через опыт люди до XVII в. так и не смогли. Вот с чего все началось.
50-51. Прыжок с гирями. Известно, что древнегреческие атлеты прыгали в длину с гирями. Бросая их в определенный момент, они увеличивали дальность прыжка. Попробуйте определить, в какой момент и как нужно отбросить гири, чтобы максимально увеличить дальность прыжка.
56-57. “Падающее домино”. Составим из костей домино цепочку, поставив их на меньшую грань на равном расстоянии друг от друга. Если толкнуть первую кость, то, падая, она толкнет вторую и т.д. Исследуйте процесс распространения такой “волны”. В частности, определите, зависит ли (и если да, то как) время падения всей цепочки от расстояния между костями, количества костей, силы толчка первой кости, других параметров. Проведите эксперимент. Попробуйте сделать теоретический расчет и сравнить результаты. (Примечания: 1. Лучше использовать детское домино с костями большого размера. 2. Для измерения времени, скорее всего, понадобится более точный прибор, чем часы с секундной стрелкой.
70-71.
72. Ваза Тантала1. Система работает так: сначала вода наполняет резервуар, отводная трубка наполнена воздухом, и вода не вытекает (рис. 5). Когда вода покроет трубку, она начинает вытекать. При этом действует эффект сифона – вытекание прекратится только тогда, когда уровень воды в резервуаре упадет до нижнего обреза трубки и в нее попадет воздух. Скорость вытекания через трубку должна быть больше, чем скорость поступления воды в резервуар из крана. Изготовьте вазу Тантала и изучите зависимость периода возникающих автоколебаний от параметров системы. Попробуйте построить элементарную теорию.
73.“Запертый” луч. Изучите распространение луча света в световоде с “гофрированной” стенкой (рис.6). Возможно ли распространение луча (после нескольких отражений) не вперед, а назад? Для начала рассмотрите случай, когда верхний профиль световода задан синусоидой с ма-
лой, а затем с большой амплитудой.
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ.
А.П. Рыженков «Физика. Человек. Окружающая среда». Книга для учащихся 7 класса. М.: Просвещение,1991 год.
Л.В. Тарасов «Физика в природе». М.: Просвещение, 1988 год.
«Книга для чтения по физике». Учебное пособие для учащихся 7-8 классов. Составитель И.Г. Кириллова. М.: Просвещение, 1986 год.
Серия «Что есть что». Слово, 2004 год.
С.Ф. Покровский «Наблюдай и исследуй сам».
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ.
Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Мельников Л.А., Савин А.В.
Неформальная физика. – Саратов: изд-во «Научная книга», 2006, 104 с. ISBN 5-9758-0163-X
Ю.И. Дик, И.К. Турышева «Межпредметные связи курса физики в средней школе». М.: Просвещение,1987 год.
А.С. Енохович «Справочник по физике». М.: Просвещение, 1978 год.
Г.Р. Иваницкий «Мир глазами биофизика». М.: Педагогика, 1985 год.
В.Р. Ильченко «Перекрестки физики, химии, биологии». М.: Просвещение,1986 год.
журнал «Физика в школе».