Статья "Физика вокруг шкафа"
методическая разработка по физике на тему

Электрон также неисчерпаем, как и атом

В.И. Ленин 

Физика вокруг шкафа

В современных условиях при наличии вала информации трудно увлечь учащихся глубоким изучением какой-либо дисциплины. Особенно дисциплины настолько серьезной, как физика. Несмотря на повышенный спрос специалистов во всех областях науки и техники, связанных с физикой, лишь немногие выпускники школ отваживаются сдавать этот предмет в рамках ЕГЭ. Именно поэтому нам, преподавателям образовательных организаций, необходимо находить нестандартные методы мотивации учащихся к своему предмету. С этой целью я разработал метод, условно названный «эффект фокуса».

Данный метод заключается в создании авторских задач на одну тематику. За основу берется всем знакомый предмет, (например, шкаф), привычный настолько, что мы его уже и не замечаем. Но рассмотрение этого предмета под новым углом зрения позволяет раскрыть не только его новые свойства, но и многое из окружающего нас мира, ранее нами не замеченное.

Создается блок задач, объектом изучения в которых является один единственный предмет – стенной шкаф. На примере одного только объекта демонстрируется многообразие физических процессов, раскрывается функция объекта с разных сторон, осуществляется его целостное восприятие.

По необходимости добавляются некоторые действующие лица и определенные условия. Так рождается первый блок под названием «С лестницей вокруг шкафа». Созданные задачи позволяют совместить материалы из разных разделов физики и, что самое главное, развивают умения учащихся рассматривать любые объекты с разных точек зрения и учат ребят самим моделировать физические процессы. На определенном этапе учащиеся, увлекаясь доступностью и оригинальностью метода, сами становятся авторами некоторых задач

Использование моего метода на практике дало неожиданные результаты: включение таких задач в урок приводит к снятию у учащихся напряженности и усталости, т.е используется здоровьесберегающий подход. К тому же данный метод, непосредственно ориентированный на окружающий нас мир, позволяет достигнуть метапредметных результатов не только в среднем учебном звене, но и в старшем. Ученики уже по-другому начинают смотреть на окружающий мир, видя его уже не плоско, в свете одного явления, а целостно, во всём многообразии. Такой метод позволяет развивать нестандартное или, как модно сегодня говорить, креативное мышление. В разы повышается мотивация, возрастает интерес к физике даже у тех учеников, которые не собираются связывать своё будущее с техническими профессиями. К тому же, эти задачи – отличное пособие для подготовки к олимпиадам и ЕГЭ.

Вводные данные.

Имеется шкаф. высотой 2 м, глубиной 40 см и длиной 1,3 м, массой 70 кг(основные данные)

Имеется лестница массой 10 кг, неопределённой длины, но не больше чем в 1,5 раза высоты шкафа.

Механика.

*7 класс.  Тема «Плотность»

*.1 Считая, что шкаф одинаковый по толщине – 2 см (кроме задней стенки- она вся имеет массу 5 кг) определить плотность материала из которого сделан шкаф.

* 7 класс. Тема равномерное движение.

*.2 Муравей изучает пространство шкафа, двигаясь по рёбрам шкафа. За какое минимальное время муравей обследует весь шкаф снаружи, если его скорость 5 см/с?

1.Кинематика.

1. 1  (9-11 класс относительность движения) 2 мухи ползут с верхнего правого угла шкафа в разные стороны равномерно. Одна ползёт влево по ребру шкафа, вторая -вниз по ребру шкафа. С какой скоростью они удаляются друг от друга? Если скорость первой мухи - 2 см/с а у второго - 3 см/с.

2. Динамика.

2.1 (9-11 класс. Равноускоренное движение. Движение по окружности) На шкафу сидит кот массой 1 кг. Так как коту запрещают бегать по комнате, то кот занялся экстремальным видом спорта: бегать по периметру  крыши шкафа. За какое минимальное время кот может сделать круг, если коэффициент трения 0,4; радиус поворота на углах 15 см.

3.Статика

3.1         (10-11 класс) К шкафу прислонили лестницу. Под углом 30 градусов. Масса лестницы 10 кг. До какой высоты влезет мальчик массой 40 кг, прежде, чем шкаф опрокинется. Коэффициент трения достаточный для отсутствия скольжения.
Как дополнительную задачу можно рассмотреть нахождение минимального коэффициента трения при котором шкаф не скользит.

3.2         Какую силу надо приложить и на какой высоте, чтобы сдвинуть шкаф. Коэффициент трения – 0,4.

3.3         К стенке прислонили лестницу массой  10 кг так, что верхний край лестницы оказался на высоте 1,5 м, а нижний- на расстоянии 1 м от стены. При каком минимальном коэффициенте трения лестница начнет соскальзывать со стены. А. Стена абсолютно гладкая. Б. Коэффициент трения о стену такой же , какой о пол.

4. Закон сохранения энергии

4.1 (7 -11 класс) Шкаф упал лицевой стороной на пол. Какая мощность звука от падения, если взаимодействие длилось 0,5 с и на звуковую энергию пошло 30% выделившейся энергии.

(7 -11 класс) Шкаф лежит лицевой стороной на полу. Какая среднюю мощность нужно развить, чтобы поставить шкаф вертикально.

5. Термодинамика

5.1 (8-11 класс)  Шкаф с улицы, где температура -20 0С занесли в комнату в которой температура 20 0С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия комнаты, (уменьшением температуры воздуха принебречь) если теплоёмкость материала шкафа 1000 Дж/(кг*0С). (Для 10 класса добавляется учёт внутренней энергии воздуха внутри)

5.2 (10-11 класс) В шкаф поместили закрытую крышкой литровую банку с водой при температуре кипения. Какая установиться температура в шкафе.

а) Давление остаётся постоянным.

б) Шкаф герметичен.

И небольшая разновидность

5.3 (10-11 класс) В шкаф поместили открытую банку с водой при комнатной температуре. На сколько уменьшится масса воды в банке, если влажность воздуха 50%.

6.  Электричество

6.1(8 класс) Шкаф изнутри покрыт льдом толщиной 1 мм, при температуре 0 0С. Через сколько времени весь лёд растает при включении внутри шкафа обогревателя сопротивлением 880 Ом и подключённого к источнику напряжения 220 В

6.2 Боковые стенки, пол и потолок шкафа снаружи и изнутри обили металлической фольгой и подключили к источнику постоянного напряжения 12 В. Какой заряд накопится на внешней стороне шкафа, если материал шкафа имеет диэлектрическую проницаемость 3.

Вот часть задач, которые я использую на уроках

В дальнейшем планирую создать задачник по физике с привлечение учащихся вокруг различных предметов.