Курсовая работа:
"Межпредметные связи в задачах по физике"
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Теоретические основы межпредметных связей:
1. История развития межпредметных связей.
2. Методологические и психолого-педагогические основы межпредметного обучения.
3. Дидактические требования к межпредметному уроку по физике.
4. Роль, значение и пути реализации межпредметных связей при обучении физике в средней школе.
• Домашние задания по другим предметам.
• Решение задач межпредметного характера.
• Наглядные пособия.
• Обобщающие уроки.
• Внеклассные и факультативные занятия.
Глава II. Межпредметные связи в задачах при обучении физике в средней школе:
1. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VII класса.
2. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VIII класса.
3. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики IX класса.
4. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики X класса.
5. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики XI класса.
6. Межпредметные связи в школьных олимпиадах:
• Заочная олимпиада.
• Очная олимпиада.
Глава III. Реализация межпредметных связей (примеры из личной практики).
1. Проведение внеклассных занятий межпредметного характера.
• Геофизическая викторина (VIII класс).
• Урок-игра "ФИЗИКИ И ЛИРИКИ"(VIII класс).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Введение.
Конец XIX века ознаменовался рождением и быстрым развитием новых наук, лежащих на стыке двух или более фундаментальных. Стало ясно, что продолжать использовать изолированность наук при обучении бессмысленно, прогресс в любой науке был не возможен без достижений других отраслей знаний, возникла потребность организовывать знания разных наук (материал которых к началу XX века был достаточно обширным), установить взаимосвязь между ними, т.е. обеспечить их наибольшую информативность и эффективность. Таким образом, всё чаще и чаще возникала необходимость внедрения межпредметных связей в учебные процессы в различных учебных заведениях.
Данная курсовая работа предусматривает рассмотрение и раскрытие путей осуществления межпредметных связей физики с географией, биологией, химией и другими предметами школьного курса на примере задач.
В первой главе рассматриваются теоретические основы межпредметных связей, где говориться об истории развития межпредметных связей, методологических и психолого-педагогических основах межпредметного обучения, дидактических требованиях к межпредметному уроку по физике, роль, значение и пути реализации межпредметных связей при обучении физике в средней школе и раскрывается суть этих вопросов.
Вторая глава полностью посвящена рассмотрению вопросов связанных с решением задач по физике на протяжении всего курса обучения в средней школе(VII-XI класс), а также задач олимпиадного уровня.
В третьей главе описана работа по реализации межпредметных связей в школе, при проведении внеклассных мероприятий (физико-географическая викторина, урок-игра "физика и лирика"). Также представлены фрагменты уроков (задач) по изучаемой на момент прохождения практики теме "тепловые явления".
Глава I. Теоретические основы межпредметных связей.
1. История развития межпредметных связей.
В начале столетия на основе синтеза знаний возникла теория относительности и квантовая теория, осветившие пути использования ядерной энергии и лазерного излучения. Развитие квантовой теории разрушило барьер между физикой и химией, привело к единой теории слабых и электромагнитных взаимодействий.
Оказалось, что существует взаимосвязь между локально-физическими и глобально-космологическими уровнями организации материи. Так, в зависимости от того, имеет или не имеет нейтрино массу покоя, делается вывод в пользу закрытой или открытой модели Вселенной. Т.о., ученые начали использовать идеи взаимосвязи наук в своей деятельности еще задолго до признания их научным миром. Лишь в начале прошлого века появились первые попытки создания теории интеграции. Развитие межпредметных связей ознаменовалось двумя этапами:
1.Проблемно-комплексное обучение на межпредметной основе (метод проектов).
Первые попытки создания проблемно-комплексного обучения были предприняты в начале XX века в США Дж. Дьюи и в 20-х годах в СССР С.Т. Шацким, М.М. Рубинштейном и другими. Комплексный метод предполагал интеграцию знаний из различных областей науки. Для реализации комплексного метода предполагалось ликвидировать классы-группы, заменив их детскими коллективами, и активизировать преподавательскую деятельность через внедрение "трудового метода" во все учебные предметы.
С 1924-1926 г. программы по проблемно-комплексному обучению вводились в обязательном порядке в 1-5 классы, но только в темы, связанные с физическим трудом. "Отражение хозяйственных, социальных и бытовых потребностей среды в разработке программы должны признать первым ее признаком - комплексность, т.е. соединение разных образовательных материалов для проработки очередной главной темы известного периода работы в школе и вне школы".
Но в 1931 году был принят закон "О начальной и средней школе", в котором метод проектов был отвергнут. Причины этого состояли в том, что комплексное обучение предполагало интеграцию разнопредметных знаний вокруг некоторых проблем и жестко противостояло предметоцентризму. Т.о., предметоцентризм и комплексность представлялись как два взаимоисключающих дидактических принципа. "Традиционная школа виделась носительницей буржуазной книжной учености, частью старого мира, которая должна была разделить его судьбу. Из значительного новаторского движения, призванного качественно усовершенствовать существующее образование, трудовая школа превратилась в средство разрушения. Якобы, практически дока-занная несостоятельность межпредметной интеграции на самом деле была лишь выражением нежизнеспособности революционного стиля педагогиче-ского мышления..." Интеграция была реставрирована во внеклассной и кружковой работе, здесь знания, независимо от желания учителей, взаимо-проникали, объединяясь в детском творчестве.
2.Межпредметные связи.
В 1958 г. выходит закон "Об укреплении связи школы с жизнью и дальнейшем развитии системы народного образования в СССР". В 1950-1960 г.г. главная роль межпредметных связей состояла в укреплении отношений между предметными и профессионально-техническими знаниями.
В 70-е годы в центре внимания многих преподавателей оказывается перспектива установления и развития содержательных, системных, дидактических отношений между школьными учебными дисциплинами. Задачи, которые ставили педагоги, принципиально не отличались от задач трудовой школы: формирование целостного мировоззрения учащихся; включение знаний в процесс жизнедеятельности учащихся и т.д.
Предметоцентризм и комплексность стали восприниматься как допол-нение друг друга. Межпредметность становится одним из принципов дидактики. "Межпредметные связи, отражая в учебном процессе связи реальной действительности, являются выражением закономерности объективного мира и, в силу своего философского и дидактического значения, определяют содержание, методы, формы обучения. Поэтому есть основания считать межпредметные связи одним из принципов советской педагогики".
Межпредметные связи – целенаправленное объединение, синтез определенных учебных дисциплин в самостоятельную систему целевого назначения, направленную на обеспечение целостности знаний и умений.
Однако постепенно межпредметность стала основным принципом ди-дактики, так понятие" межпредметные связи " вошло в противоречие между собственной формой и новым вкладываемым в него содержанием, считалось, что межпредметные связи перестали зависеть от предметности. Возникшее противоречие привело к смене формы.
§.2. Методологические и психолого–педагогические основы межпредметного обучения
Обучение – сложный педагогический процесс, требующий больших усилий и обеспечивающий взаимосвязанную деятельность учителя и учеников. Эффект обучения зависит от определенным образом организованной методической системы (от оптимальных сочетаний методов преподавания, стимулирующих и контролирующих форм, используемых педагогических средств).
Современному педагогу важно знать не только основы методологиче-ские, но и психолого-педагогические. В процессе обучения под руководством учителя происходит овладение учениками основами наук. Задача учителя – научить, объяснить, уметь управлять учебным про-цессом, задача ученика – овладеть знаниями, способами их обработки, хранения и воспроизведения. И то, как ученик сможет это сделать, зависит от его психологических особенностей, поэтому при применении МПС в образовательном процессе необходимо их учитывать.
Психологические основы МПС были заложены еще учением. И П. Павлова о динамическом стереотипе и второй сигнальной системе. Он счи-тал, что механизмом усвоения знаний являются системы временных связей, которые он отождествлял с тем, что в психологическом плане ассоциации – это связи между всеми формами отражения объективной действительности, в основе которых лежат ощущения. Так, встретившись с одним из знакомых предметов или явлений, человек по ассоциации может вспомнить и другой предмет, связанный с ним. "Всякое обучение сводится к образованию новых связей, ассоциаций. Новые знания вступают в многообразные связи с уже имеющимися в сознании сведениями, которые были получены в результате обучения и опыта". Продолжателем идей И.П. Павлова стал Ю.А. Самарин. В качестве психологических основ процесса интеграции в школьном обучении смогут быть использованы его идеи. Самарин выделил следующие виды ассоциаций:
• Локальные. Это простейшая нервная связь. Она характерна для младшего школьного возраста. Локальная не соотносится с другими знаниями, поэтому обеспечивает лишь элементарную умственную деятельность.
• Частносистемная. Это простейшие системные ассоциации. На этом этапе возможны простейшие обобщения знаний, но полученное знание обособлено. На этом уровне возникает аналитико – синтетическая деятельность учащихся.
• Внутрисистемные. Обеспечивают познание учащимися целостных систем знаний (физической, химической и т.д.), происходит широкое использование знаний в пределах изучаемого предмета, т.к. внутрипредметные ассоциации отражают причинно – следственные, временные, пространственные и др. связи.
• Межпредметные ассоциации. Они объединяют разные системы знаний из разных областей, обобщают их, на этом уровне возникают общие понятия. Формирование межсистемных ассоциаций позволяет ис-пользовать знания из разных областей, подчинять их друг другу, устанавливать связи на стыке наук.
Установление связей между учебными предметами в процессе преподавания, по Ю.А. Самарину, является необходимым педагогическим условием для формирования целостных и системных знаний. Т.к., перенос знаний одного предмета при усвоении другого вносит в аналитико – синтетическую деятельность учеников целенаправленность, повышает активность, самостоятельность в выборе методов работы.
В современной школе на первый план выходят новые аспекты обучения, среди них наиболее полная реализация межпредметных связей в процессе обучения. Задача состоит не в том, чтобы дать как можно больше знаний, а в том, чтобы получаемые знания были прочными. Для этого необходимо, чтобы педагог был не только хорошо осведомлен и оснащен знаниями, но и знал психологию детей, а также психолого-педагогические и методологические основы используемого им метода.
3. Дидактические требования к межпредметному уроку по фи-зике
И.Д. Зверев и В.Н. Максимова выделяют следующие требования:
1. На уроке физики должна быть четко сформулирована учебно-познавательная задача, для решения которой необходимо привлечение знаний из других предметов.
2. На уроке физики должна быть повышена активность учащихся по применению знаний из других предметов (создание проблемных ситуаций, постановка вопросов, требующих знаний из других предметов, коллективная работа или внеклассная работа, обобщающая знания учащихся из разных наук и т.д.).
3. Осуществление МПС должно быть направлено на объяснение причинно-следственных связей, сущности изучаемых физических явлений, физических законов и понятий.
4. Интегративный урок должен содержать выводы мировоззренческого, обобщенного характера, опирающиеся на связь знаний из разных наук. Лишь целостная картина, целостность вывода способны дать наилучший эффект в усвоении материала.
5. Интегративный урок по физике должен способствовать выработке позитивного отношения учащихся к обучению, стимулировать интерес к познанию межнаучных связей (выполнение лабораторных работ, самостоятельных работ на межпредметной основе, использование наглядности, использование связи жизненных ситуаций с учебными предметами, опора на интересы и индивидуальность детей и т.д.).
6. Межпредметный урок физики должен быть нацелен на обобщение определенных разделов учебного материала смежных курсов(уроки-конференции, уроки-лекции, уроки-игры и др. формы организации обучения).
5. Роль, значение и пути реализации межпредметных связей при обучении физике в средней школе.
Роль межпредметных связей при обучении физике в средней шко-ле.
Все отрасли современной науки тесно связаны между собой, поэтому и школьные учебные предметы не могут быть изолированы друг от друга. Межпредметные связи являются дидактическим условием и средством глу-бокого и всестороннего усвоения основ наук в школе. Установление меж-предметных связей в школьном курсе физики способствует более глубокому усвоению знаний, формированию научных понятий и законов, совершенствованию учебно-воспитательного процесса и оптимальной его организации, формированию научного мировоззрения, единства материального мира, взаимосвязи явлений в природе и обществе. Это имеет огромное воспитательное значение. Кроме того, они способствуют повышению научного уровня знаний учащихся, развитию логического мышления и их творческих способностей. Реализация межпредметных связей устраняет дублирование в изучении материала, экономит время и создает благоприятные условия для формирования общеучебных умений и навыков учащихся.
Установление межпредметных связей в курсе физики повышает эффек-тивность политехнической и практической направленности обучения.
Значение межпредметных связей при обучении физике в средней школе.
Содержание и объем материала по межпредметным связям в школьном курсе определяется учебной программой. В рубрике «Межпредметные связи» программа одиннадцатилетней средней школы включает вопросы, изученные по другим предметам. Перечень этих вопросов помогает учителю определить, на какие знания по другим предметам нужно опираться при изучении тех или иных тем курса. Например, при решении физических задач учитывается, что правила округления чисел уже изучены в курсе математики; при изучении кинематики, газовых законов, электромагнитных колебаний используются знания о функциях и умения строить графики. Вместе с тем, некоторые знания о физических понятиях используются при изучении других предметов. Например, знания о магнитном поле Земли, плазме и ее свойствах учитываются в астрономии, знания о видах материи и ее движе-нии, законах сохранения — в обществоведении и т. д. Это означает, что межпредметные связи взаимны. Конкретное же распределение содержания материала межпредметного характера по темам предоставлено самому учителю.
Различают два типа связей между учебными предметами: временную (хронологическую) и понятийную (идейную). Первая предполагает согласование во времени прохождения программы различных предметов, вторая — одинаковую трактовку научных понятий на основе общих методических положений. Межпредметные связи могут быть раскрыты и по общности методов исследования (экспериментальный метод в физике и химии, метод моделей в физике и математике) и др. Практически учителю физики приходится иметь дело с тремя видами межпредметных временных связей: предшествующими, сопутствующими и перспективными.
• Предшествующие межпредметные связи — это связи, когда при изучении материала курса физики опираются на ранее полученные знания по другим предметам (например, на знания из курсов природоведения, географии, математики).
• Сопутствующие межпредметные связи — это связи, учитывающие тот факт, что ряд вопросов и понятий одновременно изучаются как по физике, так и по другим предметам (например, понятие о векторе почти одновременно дается в курсах геометрии и физики; понятие о звуке изучается в физике, а органы слуха — в биологии и др.).
• Перспективные межпредметные связи используются, когда изучение материала по физике опережает его применение в других предметах (например, понятие о строении атома в физике изучается раньше, чем в курсе химии); в этом случае учитель химии опирается на знания, полученные на уроках физики Понятие о материи (вещество и поле) в курсе физики изучается в VII, VIII, IX классах, а учитывается при изучении курса обществоведения в X и XI классе. В этом случае учителю физики важно нацелить учащихся на глубокое усвоение рассматриваемого вопроса, который в последующих классах им пригодится в изучении других предметов.
Межпредметные связи в курсе физики в большинстве случаев предшествующие, так как учитель физики чаще опирается на известные школьникам знания по другим предметам. Однако другие виды межпредметных связей (сопутствующие и перспективные), хотя и встречаются реже, также имеют важное значение и не могут быть игнорированы. Например, при изучении понятия мгновенной скорости по механике в VIII классе не представляется возможным использовать предел и производную функции. Эти понятия в курсе математики изучают в IX классе. Поэтому учитель физики в VIII классе знакомит учащихся с понятием мгновенной скорости лишь качественно, на основе идеи непрерывности движения. На уроках математики X класса при изучении производной функции Y раскрывают механический смысл производной и записывают формулу скорости v = x', или v(t)= x' (f). При повторении курса физики в X классе целесообразно дать более строгое определение мгновенной скорости на основе применения понятия о производной.
Для реализации межпредметных связей учитель может использовать наиболее эффективные приемы, которые рекомендуется реализовывать на основе обобщения своего опыта и опыта передовых учителей.
Важным этапом, определяющим успешность осуществления меж-предметных связей, является предварительная подготовка учителя. Она включает анализ рубрики программы «Межпредметные связи», а также школьных учебников и методической литературы с целью установления уровня отражения в них требований программы. Это позволит учителю выявить вопросы данной темы, которые целесообразно рассмотреть с использованием межпредметных связей. Важно изучить материал из учебников смежных дисциплин и согласовать изучение материала по физике с опорными знаниями по другим предметам. Объем материала, привлекаемого из других предметов, должен быть по возможности небольшим. Готовясь к уроку, учитель должен решить вопрос о глубине раскрытия привлекаемого материала по межпредметным связям в курсе физики.
Для облегчения труда учителя по отбору нужного материала по меж-предметным связям рекомендуют использовать карточки, в которые кратко записывают необходимые сведения:
1) в каком учебнике содержится материал, имеющий отношение к дан-ной теме (вопросу, тексту, рисунку);
2) когда данный материал изучается в смежном предмете;
3) краткое содержание материала смежного предмета (полностью записывают факты, примеры, цифры, законы);
4) какой метод или прием целесообразно использовать при привле-чении смежного материала на уроке физики (напоминание, пересказ, сравнение, исторический экскурс, сопоставление, задание для самостоятельной работы, работа с рисунками или графиком, проблемный вопрос и др.);
5) в каком учебном предмете может быть использован материал физики в будущем.
Накопленный таким образом материал межпредметного содержания можно использовать при разработке общего планирования темы. Пример такого планирования методики осуществления межпредметных связей при изучении темы «Первоначальные сведения о строении вещества» приведен в таблице 1(см приложение). Как видно из таблицы 1, в первую колонку вошел материал, соответствующий карточке, во второй приведено содержание, где следует этот материал использовать, в третьей колонке даны рекомендации о приемах использования на уроках с целью реализация межпредметных связей.
Опыт показал, что данная форма планирования удобна для работы. В некоторых темах курса физики целесообразно осуществлять меж-предметные связи лишь на отдельных уроках. Разумеется, учитель вправе использовать в в своей работе и любые другие формы планирования межпредметных связей. Важно, чтобы это помогало в работе учителя, не создавая перегрузки ему и учащимся. Имея хорошо спланированный ма-териал по межпредметным связям, учитель учитывает его при подготовке конспекта или развернутого плана урока и глубоко продумывает методику эффективного его использования.
Пути реализации межпредметных связей при обучении физике в средней школе.
Для того чтобы добиться наиболее глубокой систематизации знаний полученных учащимися за определённый период времени целесообразно проводить уроки с привлечением межпредметных связей. Уроки физики с привлечением межпредметных связей могут быть двух типов: уроки с привлечением некоторых знаний учащихся из смежных предметов и обоб-щающие уроки. Первые из них, как правило, проводят с использованием следующих приемов осуществления межпредметных связей.
Домашние задания по другим предметам. Учащимся предлагают домашние задания по повторению ранее пройденного материала по смежным предметам, необходимого для понимания вопросов, которые будут рассмотрены на следующем уроке. Задание для повторения ма-териала по межпредметным связям должно быть конкретным. Органи-зация повторения такого материала имеет свою специфику. Так, давая задание, нужно предварительно объяснить, как работать с опорным материалом (прочитать и усвоить; сравнить описываемое явление с тем, как о нем рассказано в учебнике физики; выписать в тетрадь определение; дать ответы на вопросы и др.). Например, перед изучением теплоты сгорания топлива в VII классе учащимся предлагают домашнее задание: повторить по учебнику «Химия 7—8» (§ 27) об энергетике процесса горения. Именно эти опорные знания по химии целесообразно ис-пользовать на уроке физики.
Включение в изложение учителя учебного материала другого предмета и знаний, учащихся по другим предметам используют при объяснении нового материала. Например, на уроках физики при объяснении природы тока в электролитах привлекают знания учащихся об электролитической диссоциации и электролизе из курса химии.
Решение задач межпредметного характера. Для закрепления материала целесообразно решить одну- две задачи межпредметного содержания. В этом случае учащимся на уроке физики разрешают пользоваться учебниками по другим предметам. Например, после объяснения условия плавания тел в жидкости школьникам в качестве упражнения предлагают задание: объяснить роль плавательного пузыря у рыб с точки зрения физики.
Наглядные пособия. Для осуществления межпредметных связей при-влекают наглядные пособия и самодельные приборы по другим предметам. Например, использование в VI классе таблицы «Что мы знаем об атмосфере?» (по природоведению, географии, охране природы, физи-ке, биологии) вполне оправдано.
Реализация межпредметных связей зависит от содержания материала и от формы организации урока. Сведения, полученные на уроках по другим учебным предметам, чаще всего либо используют в качестве опорных зна-ний, либо для выдвижения проблемы, либо для углубления и закрепления знаний. В любом из этих случаев используемый материал необходимо повторить, пользуясь по возможности теми же формулировками и обозначениями, которые были введены в смежном курсе. Если же есть необходимость в иных обозначениях, то их следует сопоставить с привычными и показать идентичность. Например, в VII классе перед рассмотрением агрегатных состояний вещества на основе известных учащимся фактов из природоведения, физической географии и трудового обучения (круговорот воды в природе, смена времен года и погода, плавление олова при пайке и т. п.) можно активизировать интерес учащихся и выяснить физику явлений на основе молекулярно-кинетической теории.
В X классе при изучении отражения волн учащимся напоминают, что в V классе на уроке географии их знакомили с эхолотом, и предлагают проблемные вопросы: каков принцип действия этого прибора? Какое физическое явление в нем используется? Почему эхолот имеет такое название?
Еще пример. Напомнив шестиклассникам о простых механизмах, которые они изучали в курсе трудового обучения и использовали в учебных мастерских (кусачки, ножницы, гаечный ключ, тиски и т. п.), целесообразно показать, что с помощью этих механизмов можно получить выигрыш в силе, но во столько же раз проигрыш в расстоянии, поэтому выигрыша в работе не будет. Эти факты послужат основой для формирования понятий «работа» и «мощность».
Обобщающие уроки. Обобщающие уроки обладают большой возмож-ностью систематизации знаний и навыков по межпредметным связям. Здесь повышается роль новой формы занятий — межпредметных семинаров. Особое развитие получили межпредметные семинары природоохранительной тематики, например: «Тепловые двигатели и охрана природы» — VII класс; «Ядерная зима. Работу по подготовке межпредметных семинаров ведут, как правило, учителя двух-трех предметов совместно. Например, подготовкой названного семинара в X классе занимаются три учителя: физик, историк и биолог. Учащиеся заводят, как правило, специальные тетради, в которых ведут работу по подготовке ответов на вопросы к обсуждаемой проблеме с точки зрения физики, биологии и истории.
Подготовку и организацию свободного диспута школьников целесо-образно проводить двумя способами: либо каждый ученик готовит ответы на один- два вопроса из каждого предмета, либо класс разбивают на три группы и каждая группа отвечает на вопросы по какому-либо одному предмету. Такой семинар обычно проводят на сдвоенном или строенном уроке. Каждый учитель оценивает ответы учащихся по своему предмету. Некоторые учителя физики (и методисты) считают целесообразным осуществлять контроль знаний и умений, учащихся по умению применять в курсе физики знания из других предметов. С этой целью рекомендуют включать в обычные контрольные работы по физике вместо третьей задачи один вопрос или задачу межпредметного содержания. Желательно также провести одну, например итоговую, контрольную работу в учебном году целиком межпредметного содержания с целью обобщения знаний и умений учащихся (см. приложение 2). В обобщающих уроках целесообразно использовать также программированные задания межпредметного содержания. Такие формы контроля, если их применяют в разумных размерах, не создают перегрузки учащихся, но повышают интерес к знаниям межпредметного содержания.
Внеклассные и факультативные занятия. Весьма широкие возможности в школе представляются для осуществления межпредметных связей физики с другими предметами на внеклассных занятиях (физико-технические кружки, викторины, КВН, тематические вечера и др.). Внеклассные занятия надо эффективно использовать для расширения и обобщения научных знаний, учащихся по ряду учебных предметов, для формирования марксистско-ленинского мировоззрения и привития интереса к науке. Другое важное направление в осуществлении межпредметных связей во внеурочное время — факультативные занятия, которые организуют и проводят по интересам школьников. Можно провести в школе совместные мероприятия по внеклассным и факультативным занятиям межпредметного содержания (например, физико-химическая конференция, диспут, олимпиада межпредметного содержания, общешкольный вечер и др.). Организует и проводит их учитель физики, как правило, совместно с учителями других предметов.
Глава II. Межпредметные связи в задачах при обучении физике в средней школе.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VII класса.
Одним из эффективных приемов осуществления межпредметных связей физики с другими предметами — решение задач межпредметного содержания. К такого рода задачам относятся упражнения, в которых используют знания и умения учащихся по двум или нескольким учебным предметам. Задачи межпредметного содержания на уроках физики можно использовать для связи теории с практикой, для формирования общенаучных понятий, для обобщения и систематизации знаний и навыков учащихся, для политехнического обучения и профориентации учащихся. Однако нельзя переоценивать роль таких задач в учебном процессе. При подборе такого рода задач учитель может использовать дидактические ма-териалы, статьи из журнала «Физика в школе» и другой методической литературы. По своему содержанию эти задачи могут быть трех видов: расчетные, задачи-вопросы (на межпредметные связи физики с биологией, трудовым обучением, географией и др.), дидактические задания. К такого типа задачам можно отнести некоторые задания по работе с масштабами и картами.
Далее приведём примеры осуществления межпредметных связей на конкретных примерах:
Физика – география :
1. Лесник вышел из сторожки и 2 ч шел со скоростью 3,5 км/ч в южном направлении, затем 1,5 ч со скоростью 4 км/ч на запад, а оставшееся время 1ч 20 мин двигался на северо-восток со скоростью 3 км\ч. На каком расстоянии от сторожки оказался лесник.
Решение: Выберем масштаб 1 см = 1 км. Построим траекторию движения лесника (см. рис.) и вычислим длину отдельных участков:
ОА = 3,5 км\ч * 2 ч = 7 км
АD = 4 км\ч * 1,5 ч = 6 км
DE = 3 км\ч * ч = 4 км
Пусть l = AO+OD+DE = 17 км. Пользуясь рисунком и измерив искомое расстояние найдём ОЕ = 5 км. С учётом масштаба получим ответ: лесник оказался в 5 км от сторожки.
2. За какое время пролетит самолет Ту-154 расстояние Москва — Свердловск, если этот многоместный лайнер обладает средней ско-ростью 800 км/ч? Расстояние измерьте по карте с использованием масштаба.
3. Казань от Москвы находится на расстоянии 750 км по азимуту 90°. Определите, с какой скоростью летел самолет, если он преодолел это расстояние за 1,5 ч.
4. Первая советская дрейфующая станция существовала 274 дня и про-шла за это время по Северному Ледовитому океану примерно 2500 км. Какова была скорость ее дрейфа? Изобразите примерно графики пути и скорости.
5. Сколько времени потребуется самолету гражданской авиации Ил-86 («Аэробус») при перелете из Москвы в Калининград? Средняя скорость этого лайнера 900 км/ч. Расстояние между городами определите по географической карте.
6. Почему в море легче держаться на воде, чем в реке?
Ответ. Плотность соленой морской воды больше, чем пресной,— следовательно, больше и архимедова сила.
7. В прошлом году по географии вы учили, что атмосферное давление в приземном слое воздуха с высотой уменьшается «на 1 мм на каждые 10 м подъема». Почему эта закономерность справедлива только для приземного слоя воздуха? Как будет изменяться эта закономерность в зависимости от высоты? Ответ. Плотность атмосферы интенсивно уменьшается с высотой. В верхних разреженных слоях атмосферы для уменьшения давления на 1 мм рт. ст. потребуется подняться на высоту, значительно большую 10 м.
8. 4. Почему большая часть сельскохозяйственных угодий на побережье Голландии отгорожена от океана дамбой? Ответ: Большая часть побережья Голландии лежит ниже уровня моря. Если дамб не будет, то по закону сообщаю-щихся сосудов вода зальет эти угодья.
9. С помощью дождемера определили, что высота слоя выпавших осадков равна 6 мм. Сколько воды (по массе) выпало на площадь в 1 га? Ответ: 6*104 кг.
Физика –история:
1. Масса прославленного в Великой Отечественной войне танка Т –34 равна 31,4 тонны. Длина той части гусеницы, которая соприкасается с полотном дороги равна 3,5 м, ширина 0,5 м. вычислите давление танка на грунт и сравните его с тем давлением, которое семиклассник производит на землю при ходьбе (р ≈ 36 кПа).
Решение: Запишем исходные формулы:
Дано: ; s=b*a; F=mg
m = 31400 кг :
b = 3.5 м
a = 0.5 м ≈ 8970 Па
p1 = 36000 Па ≈ 4 раза
p=? n=?
Ответ: давление танка на землю равно 8970 Па , что в 4 раза меньше давления ученика при ходьбе.
2. В кинофильме «Освобождение» показано, как во время Великой Отечественной войны при наступлении наших войск в белорусских лесах для проезда по заболоченным местам солдаты делали настил из хвороста, бревен, досок и другого подручного материала. С какой целью это делалось? Ответ. Чтобы увеличить площадь опоры транспорта и тем самым уменьшить давление, производимое на грунт; это позволяло проезжать по заболоченным местам.
Физика – литература:
1. Вот мое родное северное сияние! — сказал олень. — Гляди, как го-рит! И он побежал дальше, не останавливаясь ни днем, ни ночью Хлебы были съедены, ветчина тоже, и вот Герда очутилась в Ла-пландии.
Задача. Сколько времени (в часах и сутках) были в пути Олень и Герда, если они мчались со скоростью 10 м/с и преодолели путь в 1800 км? (О т в е т. 50 ч = 2 сут и 2 ч.)
2. Прочитайте отрывок из сказки «Золушка».
Последним подарком были туфельки из чистейшего хрусталя, какие и не снились ни одной девушке. Определите плотность хрусталя, если известно, что одна туфелька имела массу 403 г и объем 155 см3. Выразите плотность в кг/м3. (Ответ. 2600 кг/м3). О каком физическом теле в тексте идет речь? Укажите вещество, из которого оно сделано. (Ответ. Туфелька, хрусталь.)
3. Прочитайте отрывок из сказки «Приключения Незнайки».
— Почему рано? — удивился Незнайка.
— Уже можно лететь!
— Много ты понимаешь! Шар сначала нужно надуть теплым воздухом.
Найдите объем воздушного шара Незнайки, если известно, что плот-ность теплого воздуха 1,1 кг/м3, а для проведения операции «надувание шара» его потребуется 0,033 т. (О т в е т. 30 м3)
4. Буратино вытащил из кармана всех пиявок и положил туда золотой ключик. Задача. Определите массу золотого ключика, если его объем 5 см3. (Ответ. 96,6 г.)
Физика – техника:
1. Каково назначение насечек на губках тисков и плоскогубцев? Ответ. Чтобы создавать большие давления при малых действиях сил.
2. Какие физические явления и законы используются при заточке инстру-мента на точиле в учебной мастерской? Ответ. Давление; трение между твердыми телами.
3. Работая в учебной мастерской, вам приходилось закреплять винт, под-кладывая под него шайбу. Каково назначение шайбы? Ответ. Для увеличения площади опоры, что обеспечивает лучшее закрепление винта.
4. Какие простые механизмы используются в подъемном кране? Ответ: Ры-чаг, блок, ворот и др.; их сочетание.
5. Зачем используют противовес в подъемных кранах? Как это объяснить с точки зрения физики? Ответ. Чтобы при подъеме тяжелых грузов подъемный кран не опрокинулся. Это можно объяснить условием равновесия рычага.
6. Какие виды механической энергии используются при работе ветродвигателя? Ответ. Кинетическая энергия ветра.
7. Трактор «Кировец» трогается с места на первой передаче, а спустя 15 с водитель включает другую передачу. На графике изображена зависимость пути трактора от времени (cм. рис.). Определите по графику скорость трактора на первой передаче. Какой она стала после переключения скорости? Какой путь прошел трактор за 35с с начала движения? Какова его средняя скорость на этом пути?
8. Почему на горизонтальной дороге нагруженный автомобиль буксует меньше порожнего? Ответ: Сила трения прямо пропорциональна силе давления; она больше у нагруженного автомобиля, поэтому он меньше буксует.
Физика – биология:
1. Определите скорость движения в воде птицы чомги (из отряда по-ганок), которую охотники называют «нырком», так как она обладает изумительной способностью к нырянию, если известно, что она равномерно проплывает под водой за 3 мин примерно 500 м.
2. Догонит ли волк сайгака (парнокопытного животного семейства поло-рогих, обитающего в степях и полупустынях), если скорость волка 12,5 м/с, а сайгака 60 км/ч? Через какое время это произойдет?
3. Среднеазиатский кабан-секач, двигаясь равномерно со скоростью 8 м/с в течение 10 с, совершает такое же перемещение, как и другой кабан, но за 26 с. Какую скорость развивает второй кабан?
4. Во сколько раз площадь лап волка больше площади копыт сайгака, если его масса 38 кг, а сайгака 30 кг; давление волка на землю 16 кПа, а сайгака 50 к Па?
5. Как объяснить, что мухи легко перемещаются по потолку и не пада-ют?
6. «Летучая рыба», которая водится в тропических водах, может лететь до 150 м. Сколько времени бывает она в полете, если летит со скоростью 25 км/ч?
7. Зачем рыбный пузырь состоит из двух сообщающихся частей? Ответ. Перекачивая воздух в переднюю или заднюю камеру пузыря, рыба изменяет направление движения в вертикальной плоскости.
8. При выходе из воды животные встряхиваются. На каком законе физики основано освобождение их от воды? Ответ. На законе инерции.
9. Кета за сутки проходит вверх по Амуру 50 км. Определите среднюю скорость ее движения. Ответ. 0,58 м/с или 2 км/ч.
10. Кто быстрее перемещается—аист или почтовый голубь? Скорость полета аиста равна 60 км/ч, а голубя— 17 м/с. Ответ. Почтовый голубь.
11. Как с точки зрения физики можно объяснить отличие стеблей водорослей, которые растут в воде, от стеблей растений, растущих на берегу? Ответ. Подводные растения имеют более тонкие стебли, так как их «поддерживает» выталкивающая сила воды; они более гибки, чтобы не ломаться при быстром течении.
Физика – физическое воспитание:
1. Спортсмен поднял штангу массой 200 кг на высоту 2 м за 4 с. Какую мощность при этом он развил? Сравните её со средней мощность человека указанной в учебнике.
Решение: запишем формулу мощности
A=Fh=mgh, тогда : ≈980Вт.
Ответ: средняя мощность развиваемая человеком, равна приблизительно 70 Вт. Мощность, развиваемая спортсменом, будет 980 Вт:70 Вт ≈ 14 раз больше.
2. Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на снарядах ладони натирают магнезией, а подошвы — канифолью? Ответ. Для увеличения силы трения, уменьшения скольжения.
3. Во время тяжелой физической работы сердце человека сокращается до 150 раз в минуту. При каждом своем сокращении оно совершает работу, равную поднятию груза массой 0,5 кг на высоту 0,4 м. Определите мощность, развиваемую сердцем в этом случае. Ответ. 4,9 Вт.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VIII клас-са
В VII классе важное значение имеют графические и расчетные задачи, отражающие межпредметные связи физики с математикой. Графический метод широко применяют в лабораторных работах. Задачи на построение и анализ графиков нужно решать на протяжении всего курса, так как это имеет важное политехническое и общеобразовательное значение по физике и математике. Наиболее целесообразны задачи на построение графиков в разделе «Тепловые явления». Например, можно предложить задачу: «Постройте график зависимости изменения количества теплоты от разности температуры при нагревании воды (т = 0,25 кг)».
В разделе «Электричество» наиболее типичными являются графики на закон Ома для участка цепи. Такого типа задачи межпредметного содержания будут полезны для закрепления знаний.
В вычислительных задачах по курсу физики довольно часто используют знания о приближенных вычислениях и решении линейных уравнений, известных из курса математики.
Далее приведём примеры осуществления межпредметных связей на конкретных примерах:
Физика – география:
1. Для изготовления пищи полярники используют воду, полученную из расплавленного льда. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы расплавить лед массой 25 кг и полученную воду вскипятить, если начальная температура льда равна —10 °С?
Решение. Изобразим графически процессы нагревания и плавления льда(см. рис).
Участок графика АВ соответствует нагреванию льда от температуры t1=-10 оС:
Q1 = cm(t2-t1)
Q1= 4.2*103 Дж\(кг • оС)•25кг •10 оС = 1,05•106 Дж
Участок графика ВС соответствует процессу плавления льда:
Q2=χm
Q2=3.4•105 Дж\кг • 25кг=8,5•106Дж
Участок графика АВ соответствует нагреванию льда от температуры t2=0 оС до температуры t3=100 оС
Q3 = cm(t3-t2)
Q1= 4.2*103 Дж\(кг • оС)•25кг •100 оС=10,5•106 Дж
Общее количество затраченной энергии
Q=Q1+Q2+Q3
Q=1,05•106 Дж+8,5•106Дж+10,5•106 Дж=2•107Дж=2*104кДж
Ответ: общее количество затраченной полярниками энергии равно 2*104кДж.
2. На основе понятия об удельной теплоемкости и конвекции объясните, почему у берегов морей и океанов наблюдаются ветры бризы и ветры муссоны. Каково их преимущественное направление в течение суток и в течение года?
3. Почему ориентирование по компасу затруднено в высоких широтах? Ответ. Несовпадение магнитного и географического полюсов Земли.
4. Какие физические явления наблюдаются в процессе малого круговорота воды в природе? Ответ. Испарение с поверхности-жидкости, подъем теплых слоев под действием архимедовой силы, конденсация паров при охлаждении, падение под действием земного притяжения.
5. Почему дневной бриз дует с моря на сушу, а ночной, наоборот, с суши на море? Ответ. Теплоемкость твердых пород, образующих берег, значительно меньше теплоемкости воды, поэтому днем берег нагревается быстрее до более высокой температуры, чем вода в море. Конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются над сушей вверх, а на их место поступает более холодный воздух с моря, образуя дневной бриз. Ночью наблюдается обратный процесс.
6. . Почему климат островов гораздо умереннее и ровнее, чем климат больших материков? Ответ. Вследствие большой теплоемкости окружающих острова водных масс.
7. Чем объяснить, что весной во время ледохода вблизи реки бывает холоднее, чем вдали от нее? Ответ. Для таяния льда необходимо количество теплоты, которое поступает из окружающего воздуха, поэтому вблизи реки холоднее.
Физика – техника
1. В двигателе внутреннего сгорания было израсходовано горючее массой 1,2 кг, теплота сгорания которого 4,6•107 Дж\кг. При этом двигатель совершил полезную работу 1,5,*107 Дж. Каков его КПД ?
Дано: Решение:
m=1.2 кг η= η=
q=4.6•107 Дж\кг Азатр=qm
Апол=1,5•107Дж η = ≈0.3
η=?
2. Рассчитайте длину нихромовой проволоки для электрического паяльни-ка со следующими исходными данными: /? = 25 Ом; 5=0,03 мм2 (/ = 36 В. Какую электрическую мощность этот электропаяльник потребляет при работе?
1. Почему не следует касаться руками насечек напильника?
2. Можно ли работать напильником, смазанным маслом?
3. В каких случаях и для чего приводной ремень натирают канифолью? Что произойдет, если его смазать маслом?
4. Какова причина нагревания детали при сверлении?
5. Почему паяльник большой массы быстро плавит припой?
6. В чем преимущество горячего соединения электрических проводов (пайки) перед холодным скручиванием?
7. Какое сопротивление при работе имеет электропаяльник мощностью 60 Вт, если он рассчитан на напряжение 220 В?
8. . Почему металлические детали при обработке на станке нагреваются? Ответ. Механическая энергия при этом превращается во внутреннюю и температура тела повышается.
9. Почему бензовозы заземляют скользящей по земле металлической цепью или оборудуют баллонами из токопроводящей резины? Ответ. Для отвода в землю электрического заряда, возникшего при электризации трением, чтобы предотвратить взрыв.
10. Плотная горная порода такая, как базальт плавится при температуре 1300°С. Из базальта или чугуна (его температура плавления 1200 °С) можно делать отливки с помощью электропечи, температура в которой 1250°С? Ответ. Из чугуна, так как температура его плавления меньше температуры электропечи. Базальт же плавится при более высокой температуре, чем температура в электропечи.
Физика –Биология:
1. В некоторых местах гнездятся длинноногие, розовые, не-обыкновенно красивые птицы фламинго (например, на озере Тенгиз в Казахстане), где летом бывает очень жарко и песок раскаляется до 60— 70°С. В эти дни птицы подолгу стоят над кладкой яиц в гнезде, расправив свои крылья, и начинают работу по настраиванию своих гнезд. Они захватывают клювом воду и сырой песок из ям, находящихся рядом на берегу, и увеличивают им высоту стенок гнезд. Дайте физическое толкование действиям птиц.
2. Птица-нырок (чомга), которую еще называют «пернатым водолазом», делает себе гнезда из стеблей тростника и камыша» выстилая дно полуперегнившими остатками растений. Гнездо этой птицы особое: оно плавающее, т.е. «держится на воде» и перемещается туда, куда дует ветер. Какая сила удерживает на плаву гнездо даже вместе с птицей? Что вы можете предположить о форме и размерах гнезда?
3. Как известно перелётные птицы могут находить места своего гнездования, возвращаясь с зимовки, пролетая тысячи километров. Существует ли какое – либо объяснение данной способности птиц, с точки зрения физики.
4. Почему в болотистых местах сильная жара переносится труд-нее? Ответ. В болотистых местах воздух в жаркое время года влажный, испарения почти не происходит, тело человека плохо охлаждается за счет испарения, поэтому жара переносится труднее.
Физика – Химия:
1. Как изменяется внутренняя энергия топлива при горении? Ответ. Часть внутренней энергии, скрытая в реагирующих веществах (химическая энергия), при горении выделяется и передается окружающим телам в виде теп-ла. Следовательно, в целом внутренняя энергия топлива уменьшается.
2. Какой энергией обладает химическое топливо (каменный уголь, нефть, бензин, керосин)?
3. Как можно объяснить выделение теплоты при сгорании топлива (уголь, нефть, мазут, керосин, дрова и др.)? Ответ. Все виды топлива обладают внутренней энергией и при сгорании выделяют ее часть (при горении происходят процессы перестройки молекул, изменения сил взаимодействия и характера их движения).
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики IX класса
В курсе физики IX класса изучают только вопросы механики. В связи с этим межпредметные связи характеризуются некоторыми особенностями. Прежде всего, это касается в основном связи курса физики с математикой и гораздо в меньшей степени с трудовым обучением и другими дисциплинами, что и отражается на решении задач. Опорные знания, полученные школьниками из курса математики и часто используемые при решении задач, обязывают учителя физики с самого начала установить тесный контакт с учителем математики, чтобы правильно организовать повторение тех вопросов математики, которые крайне необходимы для курса физики. При этом важнейшее значение приобретают понятийные межпредметные связи физики и математики: «функция, график, погрешность вычислений, абстракция физико-математического содержания, политехнический материал и др.
В отличие от курса физики первой ступени в IX классе усиливается роль применения общенаучных методов математики — метода преобразования, метода координат на векторной основе и аксиоматики. Межпредметные связи физики с математикой предусмотрены программой во всех темах курса механики. Это отражает научные связи математики и механики. Вопросы трудового обучения (VI—VIII классы) находят применение главным образом в темах «Основы кинематики» и «Основы динамики». Эти знания, как опорные, важны в политехническом отношении и должны привлекаться по мере необходимости при изучении соответствующего вопроса физики. В то же время привлекаемые из трудового обучения знания школьников получают на уроках физики теоретическое обоснование и научное объяснение, а также закрепляются при решении задач. Это расширяет кругозор учащихся, актуализирует их знания по смежным предметам и имеет перспективное значение для изучения физики в будущем.
Рассмотрим примеры решения задач с межпредметными связями.
Физика – география:
1. Почему пассатные ветры, притекающие к экватору, отклоняются к запа-ду (в северном полушарии вправо, а в южном — влево) относительно своего направления? Ответ. Воздух, находящийся на некотором расстоянии от экватора, при вращении Земли (с запада на восток) движется медленнее, чем воздух на экваторе. Поэтому, притекая к экватору, воздух, сохраняя по инерции свою меньшую Скорость вращения, отклоняется к западу.
2. В результате взрыва, произведенного геологами, в земной коре распро-странилась сейсмическая волна. Через 10 с после взрыва была зафиксирована волна, отраженная от глубоких слоев Земли. На какой глубине залегает порода, резко отличающаяся по плотности от пород земной коры? Скорость распространения сейсмической волны в земной коре считайте равной приблизительно 5 км/с. Ответ. 25 км.
3. Самолет вылетел из города, который находился на 50° с. щ. и 30° в. д., в город, находящийся на 60° с. ш. и 30° в. д. Определите по карте эти города и расстояние между ними. Сколько времени потребуется самолету на этот перелет, если его скорость составляет 900 км/ч? Ответ. Самолет вылетел из Киева в Ленинград. Расстояние между этими городами 1040 км, время полета 1,16 ч.;
4. Почему капли дождя падают, а облака не падают, ведь облака тоже скопление капелек воды? Ответ. На каплю воды, движущуюся в воздухе, действует сила тяжести и сила аэродинамического сопротивления. Сила тяжести капли пропорциональна кубу радиуса. Аэродинамическое сопротивление пропорционально площади ее лобового сечения. Если облако состоит из капелек большого радиуса, то сила тяжести капелек будет больше силы сопротивления и они падают вниз (идет дождь). Если же радиус капельки мал, то ее сила тяжести мало отличается от силы сопротивления. Поэтому достаточно незначительных восходящих конвекционных потоков воздуха, чтобы капелька (а следовательно, и облако), удерживалась на одной и той же высоте или даже поднималась вверх.
5. Как объяснить морские приливы? Ответ. Причиной морских приливов является притяжение Луны и Земли по закону всемирного тяготения.
6. При измерении глубины моря под кораблём при помощи эхолота оказалось, что мо-менты отправления и приёма ультразвука разделены промежутком времени 0,6 с . ка-кова глубина моря под кораблём ? Решение: Глубина моря Н равна: Н = Vзв ∆t/2 = 420м. Ответ: Н = 420 м.
Физика – Биология:
1. Частота колебаний крыльев комара 600 Гц, а период колебаний крыльев шмеля 5 мс. Какое из насекомых и на сколько больше сделает при полёте взмахов крыльями за 1 мин? Решение: Частота колебаний крыльев шмеля fш = 1\Tш . Число колебаний крыльев шмеля и комара соответственно равно:
n1= 60 c* fш ; n2= 60 c* fк ;
fш=1\(5*10-3с)=200 Гц;
n1= 60 c*200 Гц =1.2*104;
n2= 60 c*600 Гц =3.6*104;
Итак, комар совершит на n1-n2 =24000 взмахов крыльев больше. Ответ: комар сделает на 24000 взмахов больше.
2. Скорости многих рыб в воде достигают десятков километров в час, на-пример скорость голубой акулы — около 36 км/ч. Какие факторы обу-словливают такие скорости? Ответ. Такую скорость рыбы могут развивать благо-даря обтекаемой форме тела, конфигурации головы, обусловливающей малое лобовое сопротивление.
3. Человеческое ухо может воспринимать звуки частотой от 20 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин волн соответствует этому интервалу слышимости звуковых колебаний? Скорость звука в воздухе считайте равной 340 м/с.? О т в е т. От 17 до 1,7 см.
4. Бежит кулан (дикий осел — непарнокопытное животное из семейства лошадей) обычно со скоростью 60—70 км/ч, а в открытой степи -— до 85 км/ч. Какое расстояние он пробежит за 20 мин, если вначале, уходя от погони, мчится на предельной скорости примерно половину этого времени, а затем умеряет свой равномерный бег до 60 км/ч?
5. Морские зуйки — птицы, гнездящиеся на восточных берегах Арала, — бегают, делая внезапные остановки: стремительная пробежка — клевок и опять бег. Дрофа же — птица семейства журавлиных, обитающая пре-имущественно в степях или безлесной горной местности, — бегает иначе: зигзагами, за что ее прозвали «вихляем». Объясните, используя свои знания по механике, эти особенности передвижения.
6. Сова — ночная птица. Ее крики не теряются в ночном лесу даже в силь-ный ветер, они как бы защищены практически от любых помех и слышны на сотни и даже тысячи метров. Что обеспечивает им это?
Физика – ОБЖ:
1. Пуля в стволе автомата Калашникова движется с ускорением 616 км\с2. Какова скорость вылета пули, если длина ствола 41,5 см. Решение: при нулевой начальной скорости S = at2\2, υ = at, откуда и υ = .
υ = м\с = 715 м\с. Ответ: υ = 715 м\с.
2. При выстреле пуля массой 7,9 г вылетит из канала ствола автомата со скоростью 715 м/с. Определите скорость отдачи (движение автомата назад), и энергию отдачи. Масса автомата равна 3,8 кг. Ответ. 1,5 м/с; 4,25 Дж.
3. Чтобы обеспечить устойчивый полет пули, в канале ствола огнестрельного оружия делают винтовую нарезку. Внутри ствола длиной 1 м пуля делает один полный оборот и вылетает со скоростью 800 м/с. Определите время, в течение которого пуля движется внутри ствола. Чему равна угловая скорость вращения пули в момент вылета? Ответ. 2,5*10-3 с; 5*10-3 с-1.
4. На сколько сила сопротивления воздуха уменьшает дальность полета снаряда, если при начальной скорости 400 м/с, направленной под углом 45° к горизонту, дальность полета снаряда 10 км? Ответ. На 6300 м.
Физика – техника:
1. При холостом ходе резец продольно-строгального станка движется со скоростью 0,4 м/с. В начале строгания его скорость в течение секунды снижается до 0,25 м/с. С каким ускорением движется при этом резец? Ответ. —0,15 м/с2.
2. Почему при обработке металла на токарном станке следует вначале включить станок и лишь после того, как деталь получит достаточную угловую скорость, начать ее обрабатывать? Ответ. Если резец включить одновременно с двигателем, то угловая скорость детали станет возрастать медленнее из-за силы дополнительного сопротивления. Это приведет к перегрузке двигателя.
3. Движение от вала двигателя мотоцикла передается цепной передачей . Ведущая звездочка имеет число зубьев Zi = 24, ведомая — 22=72. Определите, сколько оборотов в минуту делает ведомая звездочка, если ведущая вращается со скоростью V = 3000 об/мин. (Ответ: 1000 об/мин.)
4. При торможении автомобиля тормозные колодки прижимаются к тормозному барабану с силой 2500 Н. Определите, силу трения, возникающую при торможении, если коэффициент трения 0,4. Ответ: 1000 Н.)
5. Тепловоз с постоянной скоростью 10 м/с двигается по горизонтальному участку пути с коэффициентом трения 0,002. Затем он переходит на участок пути, где коэффициент трения равен 0,005, при этом режим работы двигателя остался тем же. Определите, какой путь пройдет вагон до остановки. Ответ: 1700 м.
6. Определите максимальное ускорение, с которым может двигаться автомобиль по выпуклому мосту, имеющему форму дуги окружности, если скорость автомобиля в верхней точке моста 72 км/ч, коэффициент трения 0,4, а радиус кривизны моста 100 м. Ответ: 2,4 м/с2.
7. Определите силу тяги и мощность реактивного двигателя, из кото-рого ежесекундно вытекает газ массой 100 кг со скоростью 1,5 км/с. Ответ: 150 Н.
8. Определите, на какую высоту необходимо запустить спутник связи, период которого должен быть равен периоду вращения Земли вокруг своей оси. (Ответ: 42000 км.)
9. Определите мощность воздушного потока, набегающего на автомо-биль «Жигули» при скорости 72 км/ч, если площадь лобовой поверхности машины 2 м3. Плотность воздуха 1.3 кг/м3. Ответ: 10,4 кВт.
Физика – Физическое воспитание:
1. Спортсмен переплыл бассейн по водной дорожке длиной 25 м дважды (туда и обратно). Определите графически координаты этого спортсмена в начальной, средней и конечной точках траектории, а также пройденный путь и его перемещение за всё время движения. Ответ: xo = 0; x1= 25м; x2 = 0; L = 50 м; Sx = 0.
2. В спорте используют тренировочные дорожки, движущиеся относи-тельно Земли. С какой скоростью спортсмен должен бежать по такой дорожке, чтобы относительно врача, стоящего рядом, он был в покое? Ответ. С такой же скоростью, но в обратном направлении.
3. При спортивной тренировке парашютист совершил затяжной прыжок с самолета. Какие виды движения при этом имели место? Ответ. Сначала движение было равноускоренное; при раскрытии парашюта — равнозамедленное. Когда же сила сопротивления воздуха уравновесила силу тяжести парашютиста, движение стало равномерным.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики X класса
Курс физики X класса связан с курсом химии по следующим основным во-просам: основы атомно-молекулярного учения о строении вещества; формирование фундаментальных научных понятий (молекула, атом, моль, молярная масса и объем, ковалентные связи и др.); изучение и применение законов сохранения и периодического закона Менделеева. По своему характеру эти связи могут быть хронологическими (временными) и содержательными. Проводить их надо на протяжении всего курса.
В разделе «Молекулярная физика» решают задачи количественные и графические. Межпредметные связи физики и математики устанавливают при решении задач на экстремальные значения величин. Решение таких задач имеет большое политехническое и практическое значение. Необходимый математический аппарат для этой цели учащиеся получают на уроках математики.
Приведем примеры решения задач межпредметного содержания в курсе физики X класса.
Физика – Химия:
1. Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом при температуре 300 К и давлении 19,6-104 Па. Какое количество электричества необходимо пропустить при электролизе через раствор поваренной соли, чтобы получить нужное количество водорода? Найдите объем выделившегося хлора.
Дано: С точки зрения химии качественно рассмотрим происходя
V = 250 м3 щий процесс электролиза (аналогичный пример электроли-
Т =300 К за изучают на уроках химии. Водный раствор поваренной
р = 19,6*104Па соли содержит ионы натрия Na+ и хлора Сl-, ионы диссо
q-? V1-? циированной воды: Н+ и ОН-. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород, а на аноде — хлор (по ряду активности или электрохимическому ряду). Найдем массу выделившегося водорода. На основе уравнения состояния Менделеева — Клапейрона имеем:
где т — масса, М — молярная масса водорода; отсюда найдем массу водорода.
Из закона электролиза Фарадея
m = kIt = kq.
Приравняв уравнения (1) и (2), получим:
Откуда выразим количество электричества:
Так как валентность хлора и водорода равны, то согласно закону Авогадро при одинаковых условиях выделяются одинаковые объемы этих элементов, т. е. объем хлора равен объему аэростата (V1=250 м3).
2. Какого типа будет электропроводимость кремния, если в него в качестве примеси введен индий? мышьяк? сурьма? Ответ Кремний будет обладать проводимостью р-типа при введении в него трехвалентного индия и n-типа при введении пятивалентного мышьяка или сурьмы.
3. 18. Какого типа — электронная или дырочная — будет проводимость у германия, если к нему добавить в небольших количествах фосфор? галлий? индий? Ответ. Проводимость германия при введении фосфора будет n-типа, так как фосфор пятивалентный, а германий четырехвалентный. При введении трехвалентного галлия проводимость германия будет р-типа.
4. Как известно из химии, алмаз и графит состоят из атомов углерода. Почему алмаз имеет большую прочность, чем графит? Ответ. Кристаллическая решетка графита легче разрушается в одних направлениях, чем в других. Поэтому прочность у графита меньше.
5. Какова масса 500 моль углекислого газа? Ответ: m500=22 кг.
6. Какой объём занимают 100 моль ртути? Ответ: V100=1.5 литра.
7. На сколько изменится внутренняя энергия гелия массой 200 г при увеличении тем-пературы на 20 оС. Ответ: U= 12.5 кДж.
8. Последовательно с электролитической ванной, заполненной солью никеля, включена ванна, в которой находится соль хрома. После размыкания цепи в первой ванне выделилось 10 г никеля. Сколько хрома выделилось во второй ванне. Ответ: mCr = 6 г
Физика – география:
1. Какой ветер — зимний или летний — при одной и той же скорости обладает большей мощностью? Ответ. Так как зимой воздух плотнее, чем летом, а кинетическая энергия зависит от массы, то зимой при той же скорости (и других равных условиях) ветер обладает большей мощностью.
2. Промышленные центры, расположенные в зоне влажного климата, сильно загрязняют атмосферу. Почему? Ответ. Пылинки промышленных отходов, частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конден-сации водяных паров, в результате чего масса таких частиц увеличивается, уменьшается скорость их диффузии. Поэтому пылинки создают вокруг промыш-ленного центра дымовые облака.
Физика – Техника:
1. Для чего детали перед гальваническим покрытием обезжиривают? Ответ. Осаждение металла на катоде при электролизе происходит только на чис-тую поверхность металла. Жировая пленка плохо проводит ток и нарушает нор-мальный процесс электролиза. Кроме того, жир, попав в раствор электролита, пор-тит его.
2. Как изменится температура в кухне, если у включенного холодильника с автоматическим отключением открыть дверцу? Ответ. Температура в кухне будет возрастать.
3. Запуск ИСЗ показал, что температура воздуха на высоте 1000 км достигает нескольких тысяч градусов. Температура плавления железа равна 1520 °С. Почему спутник не плавится? Ответ. Энергия, получаемая спутником в результате ударов молекул разреженного воздуха, теряется им через излучение.
4. Для повышения срока службы машин, работающих в условиях боль-ших нагрузок, стальные детали подвергают азотированию — насыщению поверхности стали азотом. Объясните, какое это имеет преимущество? Ответ. Азотирование придает поверхности изделий исключительно высокую твердость (сохраняющуюся при нагревании до 600—650 °С), износоустойчивость, антикоррозийность для таких сред, как атмосфера, вода, водяной пар и т. д.
5. Опытный стекольщик, после того как проведет алмазом по стеклу, смачивает царапину водой, а уже затем ломает лист. Почему? Ответ. Вода, являясь поверхностно активным веществом для стекла, снижает его проч-ность.
6. При электрическом получении алюминия используются ванны, рабо-тающие под напряжением 5В при силе тока 40 кА. Сколько потребуется времени для получения 1 т алюминия, каков при этом расход энергии?
Решение: по закону Фарадея
Расход энергии при мощности P=IU равен E=Pt=IUt
E=40*103A*5В**74,4ч=15МВт*ч
Ответ: t = 3.1сут, E = 15МВт*ч
7. Электродвигатель подъёмного крана работает под напряжением 380 В, при этом сила тока в его обмотке равна 20 А Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 м за 50 с. Ответ: КПД=50%
Физика – Биология :
1. При лечении электростатическим душем к электродам электрической машины приложена разность потенциалов 105 В. Определите заряд, который проходит между электродами за время одной процедуры, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу, равную 1800 Дж. Ответ. 0,018 Кл.
2. Для определения .влажности семян используют зависимость электро-емкости конденсатора от влажности. С этой целью между двумя ци-линдрическими поверхностями помещают зерно, влажность которого необходимо измерить. Как изменится электроемкость конденсатора с увеличением влажности семян? Ответ. С увеличением влажности электроемкость конденсатора возрастает, так как увеличивается диэлектрическая проницаемость среды.
3. Как во время засухи и суховеев сохранить влагу на полях, чтобы спасти посевы от гибели? Ответ. Надо уменьшить испарение, для этого почву рыхлят.
Физика – ОБЖ:
1. Во время учебных военных тренировок на полигоне замечено, что в сырую погоду дым от разрывов снарядов и дымовых гранат стелется над поверхностью Земли. Почему? Ответ. Частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конденсации водяных паров и, покрываясь слоем воды, становятся более тяжелыми.
2. Почему стальные корпуса кораблей, танков, бронетранспортеров оказываются намагниченными? Ответ. Намагниченность этих и других стальных сооружений объясняется действием магнитного поля Земли.
3. Почему военным радистам не рекомендуют в грозу работать с пере-носной радиостанцией при незаземленной антенне? Ответ. Металлическая антенна во время грозы электризуется через влияние, на ней скап-ливаются заряды, противоположные по знаку тем, которые находятся в туче, поэтому между антенной и тучей может возникнуть разряд. Если антенна не заземлена, радиостанция может быть повреждена, а радист подвергается опасности.
4. При выстреле снаряд(пуля массой ) m вылетает из ствола со скоростью V сколько процентов от энергии, освободившейся при сгорании порохового заряда массой M, составляет кинетическая энергия снаряда(пули)? Сделать расчёты для пушечного снаряда при m = 6.2 кг, V=680 м\с, М=1кг и для пули автомата при m =8 г , V=700 м\с, М=1.6г. Ответ:σ1 = 32 % σ2 =38%.
Физика – история:
1. В годы Великой Отечественной войны выдающиеся советские физики академики А. П. Александров и И. В. Курчатов предложили стальные корпуса кораблей «обматывать» несколькими витками кабеля, по которому время от времени пропускали электрический ток. С какой целью эта делали? Ответ. С целью защиты кораблей от маг-нитных мин. Магнитное поле тока, проходящего по виткам кабеля, размагничивало стальной корпус корабля, и магнитный взрыватель мины «не чувствовал» корабля.
Решение задач межпредметного содержания в курсе физики XI класса
По курсу физики XI класса можно указать примеры перспективных меж-предметных связей: знания о перспективах развития электроэнергетики, средств связи.
В обзорных лекциях по химии неизбежно привлекают знания из курса физики о развитии физической картины мира, роли физики в ускорении научно-технического прогресса и др. Поэтому на уроках физики при изучении вопросов в курсе XI класса уместно и необходимо подчеркивать и показывать особое значение полученных учащимися знаний для изучения других предметов. В то же время в этом классе чрезвычайно возрастает роль кооперации учителей физики и смежных предметов по систематическому использованию межпредметных связей курса физики на завершающем этапе среднего образования школьников. Поэтому перспективные связи курса физики X класса нужно четко планировать заранее, с учетом потребности смежных учебных предметов, и реализовывать систематически, как при изучении нового материала, так и при итоговом повторении при подготовке учащихся к выпускным экзаменам.
В курсе физики XI класса имеются большие возможности для реализации межпредметных связей при решении задач. Они охватывают три направле-ния: связь физики с математикой, физики с астрономией и физики с биологией. При расчетах в таких задачах целесообразно использовать микрокалькуляторы. Приведем несколько примеров задач.
Физика – техника:
1. Колебательный контур состоит из конденсатора электроемкостью С =1,8 мкФ и катушки индуктивности L=0,2 Гн. Определите максимальную силу тока в контуре, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора 100 В.
Решение: Если сопротивлением катушки пренебречь, то ω = ω0, следова-тельно, в этом контуре будут незатухающие колебания. При этом
q=q sin(ω0t+φ0)
Сила тока есть производная заряда по времени, поэтому
i = q'= ω0 qmax cos (ω0t+φ0)
где ω0 qmax — максимальная сила тока в контуре:
Imax= ω0 qmax (1)
Подставляя значение ω0 = в формулу (1) и учитывая равенство qmax=CUmax определим искомую величину:
Imax = ω0 qmax= CUmax=Umax
Подставляя числовые данные, ПОЛУЧИМ Imax = 0,3 А.
2. Почему радиосвязь с ракетой, которая летит на высоте более 100 км, может осуществляться только на коротких или ультракоротких волнах? Ответ. Более длинные волны отражаются от верхних ионизированных слоев атмосферы и возвращаются, а ультракороткие волны проходят сквозь них.
3. Какая электростанция — ТЭЦ или АЭС — имеет положительное экологическое значение (не загрязняет атмосферу)? Ответ. АЭС. Ядерные реакторы не потребляют кислорода, не выделяют дыма и выхлопных газов.
4. При закалке стальных деталей на их поверхности появляются так называемые «побежалые» (радужные) цвета. Такие же цвета очень часто имеет стальная стружка, снятая с детали при обработке на станке. От чего зависит окраска "побежалых" цветов? Объясните. Ответ. Под влиянием сильного нагревания сталь окисляется и. покрывается очень тонкой прозрачной оксидной пленкой. В этом прозрачном слое происходит явление интерференции света. Свет, падающий на металл, частично отражается от поверхности пленки, частично проходит через нее и отражается от поверхности металла. В зависимости от толщины пленки цвета побежалости меняются.
5. Ретранслятор телевизионной программы "Орбита" установлен на спутнике связи "Радуга", который движется на высоте 36000 км над поверхностью Земли, занимая постоянное положение относительно Земли. Сколько времени распространяется сигнал от передающей станции до телевизоров системы "Орбита". Ответ: t = 0,24 с.
6. Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220г изотопа урана и имеющей КПД = 25%, если количество теплоты выделяющейся при сгорании 1 г урана равно 83 *109 Дж. Ответ: Р=53МВт
Физика – Астрономия:
1. В недрах Солнца происходит ядерная реакция синтеза ядер водорода в ядро гелия. Сколько энергии выделяется при образовании гелия массой 1 кг, если энергия связи ядра гелия составляет 23,3 МэВ? Какие законы физики и химии используют в решении этой задачи? Ответ 6,81*104 Дж = 1,89*108кВт-ч.
2. Земля непрерывно излучает энергию в космическое пространство. Почему же Земля не замерзает? Ответ. Наряду с процессом излучения энергии в космос происходит и поглощение энергии Солнца и звезд.
3. На сколько уменьшится масса Солнца за 1 с, если за это время оно излучает энергию ∆E = 3,83*1026 Дж. Сколько потребуется времени, чтобы масса Солнца, составляющая Мc = 2*1030 кг, уменьшилась на 0,0001%? Ответ: =4.2*109 кг ; t = =4.76 * 1014 c = 15.1*106 лет
4. Известно, что температура фотосферы Солнца около 6000К, а солнечной короны 106 К. Можно ли сказать, что солнечная корона подогревает фотосферу? Ответ. Нет. Температура фотосферы является термодинамической (устанавливаемой по теплообмену). Температура солнечной короны является кинетической (измеренной по средней кинетической энергии поступательного движения молекул). Это разные температуры. К тому же плотность солнечной короны в 1010 меньше плотности фотосферы.
5. От ближайшей звезды (α –Центавра) свет доходит до Земли за 4.3 года. Каково расстояние до звезды. Решение: Расстояние до звезды L = c t = 3*108 м\с *4,3*365*24*60*60 с = 4,07*1016 м. Ответ L=4.07*1016 м.
Физика – Биология:
1. Почему стронций-90 считается наиболее опасным радиоактивным элементом для живого организма? Ответ. Период полураспада стронция-90 равен 28 лет. Откладываясь в костях животных и человека, он вызывает тяжелые недуги.
2. Какие ультрафиолетовые лучи — длинно-, средне- или коротковолновые оказывают вредное биологическое действие на живой организм? Ответ. Коротко- и средневолновые. При длине волны менее 265 нм (ультрафиолетовые лучи) гибнут некоторые микроорганизмы.
3. Где интенсивность ультрафиолетовых лучей в солнечном излучении больше — у поверхности Земли или в открытом космосе? Какую роль это играет для жизни растений и животных на Земле? Объясните физическую сущность. Ответ. Интенсивность ультрафиолетовых лучей в солнечном излучении в открытом космосе больше, чем у. поверхности Земли. Это объясняется тем, что атмосфера Земли сильно поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому до поверхности Земли доходит только незначительная их часть. Атмосфера Земли надежно защищает растительный и животный мир от губительного действия коротковолнового и средневолнового ультрафиолетового излучения.
Физика – Литература:
1. В научной фантастике описываются космические яхты с солнечным парусом, движущихся под действием давления солнечных лучей. Через какое время яхта массой 1 т приобрела бы скорость 50 м\с, если площадь паруса 1000 м2, а среднее давление солнечных лучей 10мкПа? Какой путь прошла бы эта яхта за это время? Начальную скорость яхты относительно Солнца считать равной нулю. Ответ: t = 58 сут; L = 125000 км.
2. В повести Ю. Алексеева "Горячая точка - 80" описывается, как сапёры использовали миноискатели для нахождения вражеских мин. Миноиска-тель представляет собой генератор незатухающих колебаний звуковой частоты, катушку которого изготавливают в виде проволочного кольца. При перемещении кольца вблизи поверхности Земли и приближении его к мине в телефоне высокий тон звука сменяется низким. Объясните принцип действия миноискателя.
Ответ. Когда кольцо, приближается к мине, индуктивность контура увеличивается вслед-ствие влияния ферромагнитного корпуса мины. Благодаря этому возрастает период коле-баний контура, а это обусловливает снижение тона звука.
Межпредметные связи в школьных олимпиадах.
Школьные физические олимпиады проходят в два тура: заочный и очный. При проведении заочной олимпиады тексты задач вывешивают на специальном стенде в кабинете физики. Решение задач и ответы на вопросы учащиеся опускают в специальный ящик (с указанием фамилии). Жюри после проверки полученных ответов подводит итоги олимпиады и сообщает их результаты. После этого проводят очный тур олимпиады.
В качестве примера приведем тексты, задач заочного и очного туров школьной олимпиады.
Заочная межпредметная олимпиада
1. Летчик утверждал, что, пролетев s км от некоторого пункта Земли точно на север, затем столько же километров на восток, а потом столько же километров на юг, он оказался над тем же самым пунктом Земли. Может ли так быть? Ответ. Может. Этот пункт — Южный полюс.
2. Какая из чаек находится выше над уровнем моря: сидящая на шпиле Исаакиевского собора, высота которого 101 м, или плавающая в Днепре в районе г. Смоленска? Ответ. Ленинград расположен выше уровня моря примерно на 2 м, а Смоленск — на 160 м. Значит, чайка была выше в г. Смоленске.
3. Как выгоднее взлететь самолету: по ветру или против ветра? Ответ. Выгоднее взлететь против ветра. Подъемная сила тем. больше, чем больше скорость самолета по отношению к окружающему воздуху. При взлете по ветру скорость самолета относительно воздуха равна разности скоростей относительно Земли и скорости ветра, а при взлете против ветра скорость самолета относительно воздуха равна сумме этих скоростей. Поэтому при взлете против ветра самолет отделится от Земли при меньшей скорости относительно Земли, а это выгоднее и безопаснее.
4. Почему трудно пить из опрокинутой бутылки, когда ее горлышко плотно охвачено губами? Ответ. По мере убывания воды в бутылке создается пониженное давление, и губы засасываются в горлышко, поэтому пить становится трудно.
5. Почему волосок лампы накаливания раскаляется добела, в то время как провода, подводящие ток, остаются холодными? Ответ. Сопротивление вольфрамового волоска лампы накаливания во много раз больше сопротивления подводящего провода.
6. Шариковые подшипники обладают меньшим трением, чем ролико-вые. Однако в настоящее время в больших цельнометаллических вагонах используют роликовые подшипники. Почему? О т в е т. Роликовые подшипники выдерживают значительно большие нагрузки (большая опорная площадь).
7. Укажите различие понятий «система отсчета» и «система коорди-нат». Ответ. Система отсчета — понятие физическое, а система координат — ма-тематическое. Система отсчета более широкое понятие, включающее тело отсчета, систему координат и время.
8. Пуля пролетает в первую секунду 340 м. Выстрел производится с танка вдоль дороги в тот момент, когда расстояние до цели составля-ет 340 м. Безветрие. Что раньше достигнет цели; пуля или звук вы-стрела. Ответ дайте для случаев, когда танк: 1) приближается к цели; 2) стоит на месте; 3) удаляется от цели. Скорость звука 340 м/с. Ответ. Скорость звука (как и скорость света) не зависит от скорости источника. Поэтому раньше достигнет цели: 1) пуля;- 2) одновременно; 3) звук.
9. Зачем, когда точат пилу, то одновременно и «разводят» ее, т. е. раздвигают зубья в противоположные стороны? Ответ. Пилу «разводят» для того, чтобы увеличить ширину пропила, иначе ее «заклинивает», так как на нее действуют большие силы перпендикулярно ее полотну и, как следствие,— большие силы трения.
10. Почему птицы без всякого вреда для себя могут садиться на провода линии электропередачи? Ответ. Токи в ветвях (участок провода между лапками и телом птицы являются ветвями) обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей. Так как сопротивление тела птицы во много раз больше сопротивления толстого короткого участка провода, ,те через тело .итицы пройдет лишь незначительный ток.
11. Почему с Земли небо видно голубым, а с Луны — черным? Ответ. Атмосфера Земли рассеивает световые волны голубой части спектра, у Луны нет атмосферы.
12. Дно пруда не видно из-за блика отраженного света. Как можно погасить отраженный свет и увидеть дно? Ответ. Смотреть на дно пруда через поляроид.
Очная межпредметная олимпиада
1. Почему в радиолокации для измерения времени распространения радиоволн не используют механический секундомер? Ответ. Скорость радиоволн во много раз больше скорости переключения кнопки секундомера,
2. Почему с физической точки зрения неразумно нагибаться, услышав звук летящей пули? Ответ. Скорость пули больше скорости звука.
3. Перегоревшую электрическую лампу нередко удается «заставить» светить снова путем встряхивания. Почему отремонтированная таким образом лампа светит ярче, чем до перегорания? Ответ. При ремонте уменьшается длина нити накаливания, а следовательно, и сопротивление.
4. В воде массой 100 г растворена соль массой 10 г. Какова процентная концентрация раствора? Ответ. 9%.
5. Для борьбы с грибковыми заболеваниями растений используют 0,8%-ный раствор сульфата меди в воде. Какое количество сульфата меди и воды потребуется для приготовления раствора объемом 10 л? Ответ. 80 г; 4,92*103м3.
6. Чтобы совершить кругосветное путешествие по экватору, нужно про-ехать 40 076 км. С какой скоростью должен летать над экватором самолет, чтобы Солнце постоянно светило в один и тот же иллюминатор? Ответ. Со скоростью вращения Земли.
7. Стальной корпус морских судов намагничивается а магнитном поле Земли. Плавающие а море мины взрываются при приближении такого судна. Чтобы уберечь корабль от мин, корпус судна обвивают кабелем с электрическим током. В чем суть такого способа защиты судна? Ответ. Магнитное поле корабля компенсируется магнитным полем тока, и взрыватель морской мины не срабатывает.
8. Из Владивостока в Москву была послана телеграмма 1 января 1986 г. в 3 ч. С момента отправления телеграммы до вручения ее адресату прошло 2 ч. Когда была вручена телеграмма а Москве? Ответ: Между Владивостоком и Москвой 7 часовых поясов. Когда во Владивостоке 24 ч 31 декабря 1985 г. (.0 ч 1 января 1986 г.), в Москве 17 ч 31 декабря. В момент отправления телеграммы в Москве было 20 ч, в момент ее вручения — 22 ч 31 декабря 1985 г.
9. Олимпийский аэростат "Мишка", наполненный гелием, имел вмести-мость 500 м3. Чтобы не мешать движению самолетов» он должен был подняться над Лужниками в Москве не выше 1500 м, где плотность воздуха при нормальных условиях на 20%, меньше, чем у поверхности Земли. Найдите массу оболочки аэростата. Оболочка герметична и нерастяжима. О т в е т: 380 кг.
10. Почему натянутая туго волейбольная сетка рвется при ударе мяча? Ответ. В натянутой туго сетке возникают большие силы натяжения, чем в натянутой слабо.
11. Каким образом осуществляется мягкая посадка космических аппаратов? Ответ. При включении тормозных двигателей при мягкой посадке струя газа выбрасывается по направлению движения космического аппарата, в результате чего возникает реактивная сила, уменьшающая скорость аппарата до нуля.
12. С какой целью в топливо реактивных двигателей добавляют окислитель, например жидкий кислород? Ответ. Топливо должно обладать большой скоростью горения, чтобы обеспечить выброс больших масс газов за единицу времени.
13. Почему, если во время электросварки сильно охладится катод, то электрическая дуга гаснет, а если охладится анод, то дуга продолжает гореть? Ответ. Катод является источником электронов и при его охлаждении может прекратиться термоэлектронная эмиссия.
14. При газовой сварке в баллоне с ацетиленом (С2 Н2) давление упало с p1=13МПа до р2 = 6МПа. Сколько процентов ацетилена израсходовано? Температуру считайте постоянной. Ответ.
15. С какой целью в летнее время землю вокруг стволов плодовых деревьев часто покрывают слоем перегноя или навоза? Ответ. Для уменьшения испарения воды в слое почвы, прилегающей к корневой системе растений.
16. Самое высокогорное озеро — озеро Хорпа — находится на Тибетском нагорье, на высоте около 4400 м над уровнем моря. Определите давление атмосферы на поверхности этого озера. Ответ. ≈488 гПа.
17. Как объяснить большое нагревание метеоритных камней, влетающих из межпланетного пространства в атмосферу Земли? Ответ. Метеоритные камни, обладая громадными скоростями нагреваются при трении о частицы воздуха.
18. Инфракрасное облучение зерна уничтожает жучков-вреди-телей. Почему жучки погибают, а зерно нет? Ответ. Жучки имеют черный цвет, поэтому интенсивно поглощают инфракрасное излучение и погибают.
19. Почему в дымоходе раскаленные частички угля несут на себе электрический заряд? Каков знак заряда? Ответ. Вследствие термоэлектронной эмиссии; заряд положительный.
Глава III. Реализации межпредметных связей (примеры из лич-ной практики).
Проведение внеклассных занятий межпредметного характера
Физико – географическая викторина "Вода и суша"Викторина проводилась с целью углубления и расширения знаний о применении законов и методов физики в географических и геологических исследованиях. Как известно викторины проходят в форме вопросов и ответов. Вопросами в данном случае являлись задачи межпредметного характера прямо или косвенно связывающие физику и географию. Приведём текст этих задач.
1. Днем и ночью верным путеводителем является компас. Где и когда появился первый компас? В какую сторону горизонта он показывал? Какова его история? Ответ. Первый компас был изобретен в Китае. История его такова. Больше трех тысяч лет назад в столицу Китая с ценными подарками прибыли послы с Юга. Китайцы радушно приняли гостей и отпустили их с миром. Но они никак не могли найти дорогу на свою родину. Тогда китайцы подарили им интересного провожатого — Чана — деревянного человека с вытянутой вперед правой рукой. «Человек» был укреплен на передке тележки. Куда бы ни поворачивалась тележка, рука фигурки неизменно указывала на юг, так как внутри ее находился магнитный «камень». Это был прототип современного компаса — указатель юга.
2. Где находятся магнитные полюсы земли? Чему равно наклонение и склонение магнитной стрелки на магнитном полюсе Земли? Ответ. Се-верный магнитный полюс находится в Южном полушарии земли, а южный маг-нитный полюс — в Северном. На магнитных полюсах наклонение магнитной стрелки равно 90°, а склонение 0°.
3. Что такое геофизика? Какое отношение она имеет к физике? Ответ. Геофизика — совокупность наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, происходящие в ее твердой, жидкой и газообразной оболочках.
4. Какую научную информацию в геофизических исследованиях имеет космическая фотоинформация? Ответ. Фотоснимки Земли, полученные с по-мощью ИСЗ и космических аппаратов, подтвердили шарообразность Земли и др.
5. Всем известно, что обильный снегопад сопровождается заметным по-теплением. Как это объяснить? Ответ. Это объясняется тем, что каждый грамм воды, превращаясь в красивые снежинки, возвращает воздуху то же количе-ство теплоты (335 Дж), которое было поглощено.
6. Когда мы путешествовали по Африке, рассказывает турист, то от местных жителей слышали выражение «сухой дождь». Где это можно было слышать? Как надо понимать такое выражение? Ответ. В пустыне Сахара. Там иногда идут дожди, но их влага, испаряясь в сухом горячем воздухе, не достигает земли.
7. Какие приборы служат для регистрации землетрясений? Ответ. Сейсмографы.
8. Могут ли подводные корабли в океанских глубинах устанавливать между собой дальнюю радиосвязь? Ответ. Нет, так как в воде радиоволны быстро затухают.
9. Можно ли на большой глубине дышать через трубку, открытый конец которой находится на поверхности воды?
10. Может ли выталкивающая сила, действующая на подводную лодку, быть равной нулю? Ответ. Да, если подводная лодка опустится на мягкий илистый грунт и плотно прижмется к нему так, чтобы между ними не было воды.
11. Ребята попросили моряков рыболовецкой флотилии привезти для школьного аквариума несколько глубоководных рыб. Выполнима ли эта просьба?
12. Приборы для измерения на большой глубине укрепляют на поплавках. Можно ли делать эти поплавки из пробки? Ответ. Нет; на большой глубине пробка под действием давления воды сожмется настолько, что плотность поплавка станет больше плотности воды.
13. Могут ли подводные корабли освещать прожекторами предметы на больших расстояниях? Ответ. Нет; свет сильно поглощается водой.
14. Как аквалангист может определить в воде, где верх, а где низ, если он потерял ориентировку? Ответ. Необходимо бросить тяжелый предмет или пронаблюдать за движением воздушных пузырьков.
15. Почему вода в глубинах Северного Ледовитого океана не замерзает, хотя температура ее ниже нуля? Ответ. Температуру замерзания воды понижают растворенные в ней соли. Кроме того, вода в океанских глубинах находится под давлением в сотни тысяч Паскалей.
16. Почему в морской пучине всегда холодно? Ответ. Солнечные лучи не прогревают глубокие слои воды: тепловые (инфракрасные) лучи поглощаются почти всей водной поверхностью. Кроме этого, вода имеет сравнительно низкую теплопроводность.
17. Стенки гондолы батискафа имеют толщину около дециметра, а связанный с ней поплавок, заполненный бензином, изготовляют из легкого алюминиевого сплава толщиной всего в несколько миллиметров. Почему же давление воды в океанских глубинах не разрушает такой «хрупкий» поплавок? Ответ. В конструкции поплавка предусмотрены специальные трубки, через которые морская вода проникает внутрь поплавка <и обратно). Она компенсирует небольшое изменение объема бензина при изменении внешнего давления.
18. Почему поплавок батискафа не заполняется воздухом? Ответ. Воздух сжимается значительно сильнее бензина.
19. Почему для водолаза быстрый подъем очень опасен? Ответ. На глубине при большом давлении в крови человека растворяется много воздуха. При подъеме водолаза давление падает, и воздух начинает бурно выделяться из крови; его пузырьки могут закупорить сосуды, что приводит иногда к серьезным заболеваниям.
20. Какой наибольшей глубины погружения удалось достичь аквалангисту, водолазу, подводной лодке, батисфере, батискафу? Ответ. Предел погружения аквалангиста— 100 м, водолаза в легком скафандре— 150 м, а в жестком — 250 м, подводной лодки — 250—300 м, батисферы — 1400 м, батискафа —1134 м.
В ходе проведения мероприятия была отмечена высокая активность среди участвующих в викторине учеников, как учителями, так и нами студентами. Дети показали высокие знания, и на очень высоком уровне выделяли межпредметные связи физики и географии. Таким образом, можно сделать вывод о том, что, несмотря на несложность вопросов, у детей появились новые и углубились предыдущие знания по данным предметам.
Урок-игра "ФИЗИКИ И ЛИРИКИ"Урок рассчитан на 40 мин, и его наиболее целесообразно проводить во внеурочное время. Это объясняется тем, что мероприятие носит скорее развлекательный характер, хотя и познавательного в нём немало. Необходимо продумать паузы между конкурсами. Перед проведением урока весь класс делится на 4 команды. Задание командам: выбрать капитанов и подобрать по две пословицы с физическим смыслом и уметь их объяснять (домашнее задание). Ведущие должны продумать так же о поздравлении победителей.
План урока:
• Вступительное слово учителя;
• Конкурс «объясни явление»;
• Проверка домашнего задания;
• Конкурс «физика в народных приметах погоды»;
• Проведение итогов, поздравлений победителей, утешительные призы для побежденных.
Вступительное слово учителя;
Мы попробуем сегодня совершить неслыханное чудо: совместить физику и лирику. В наши дни много говорят о влиянии искусства на творческие воз-можности человека. Действительно, занятия искусством часто помогали многим ученым в их работе. В науке так же, как и в искусстве существует понятие красоты. Истинное значение обладает эстетическими ценностями, заключает в себе совершенство, изящество. Подобные наблюдения обобщил Платон таким афоризмом: «Красота – сияние истины».
В технике красота машин и механизмов часто бывает связана с их на-дежностью, устойчивостью в работе. Существует своего рода постулат: наиболее целесообразные и функционально совершенные изделия являются и наиболее красивыми. Известный авиаконструктор О. Антонов сказал: «Мы прекрасно знаем, что красивый самолет летает хорошо, а некрасивый – плохо, а то и вообще не будет летать... Конструктор может идти от красоты к технике, от решений эстетических к решениям техническим».
Известно, что в научном творчестве особую роль играют два вида мыслительной деятельности: логическая и интуитивная. Как говорил французский ученый А. Пуанкаре: «Логика доказывает, а интуиция - творит». Исследования показывают, что принципиально новые технические, научные результаты часто вспыхивают интуитивно, в форме образов. Таким образом, искусство будит фантазию, питает воображение. Нередки случаи, когда художники предвосхищали выводы науки, а произведения искусства подсказывали исследователю новую тему.
Конкурс «Объясни явление».
Этот конкурс состоит из двух частей: 1-ая часть вопросов – надо выделить явление и рассказать об этом явлении, о котором идет речь в отрывке; 2-ая часть вопросов – надо ответить на вопросы, которые зачитываются после прослушивания отрывков из художественной литературы.
1.1 Чехов А. «Степь» ...Егорушка разбежался и полетел с полутора саженной высоты. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал, какая-то сила холодная и приятная на ощупь, подхватила и понесла его обратно наверх... (речь идет о выталкивающей силе, силе Архимеда; зависит от рода жидкости и объёма, погружаемой в воду части тела; легенда об Архимеде).
1.2 Катаев В. «Белеет парус одинокий» ...Ладони у Гаврика приятно горели. Весло опущенное в воду, казалось сломанным... (явление преломления – изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух сред; законы преломления света).
1.3 Серафимович А. «Лесная жизнь» ...Торопливо и обрадовано мальчик послюнил палец и, подняв стал медленно поворачивать. С той стороны, откуда неумолимо тянул ветерок, в пальце почувствовалось ощущение холода...(явление испарения – превращение жидкости в пар, происходящее с поверхности жидкости; зависит от рода жидкости, от температуры, от площади поверхности, с которой происходит испа-рение).
1.4 Толстой Л. «Черёмуха» ...Черемуха эта росла не кустом, а деревом, кудрявая и вся обсыпанная белым, душистым цветом. Издалека слышен был ее запах... (явление диффузии – явление самопроизвольного смешивания веществ; зависит от рода вещества, агрегатного состояния, от температуры).
2.1 Шолохов М. «Поднятая целина» ...Дед Щукарь объелся телятины и у него разболелся живот. Чтобы его вылечить, лекарка поставила ему на живот разогретую махотку. «Ой, живот мне порвет! Ой, родненькие ос-лабните!» - закричал дед. Но попытки оторвать край махотки оказались тщетными. Тогда Давыдов взял скалку и стукнул ею по дну махотки. Она рассыпалась, и воздух со свистом рванулся из-под черепков... Почему не удалось снять горшок и пришлось его расколотить? Правда ли, что воздух будет двигаться из-под черепков? (когда горшок остыл, воздух внутри горшка охладился, давление воздуха внутри него стало меньше атмосферного давления; воздух будет двигаться не из-под черепков, а в противоположном направлении).
2.2 Катаев В. «Белеет парус одинокий» ...Гаврик встал, сладко потянулся, закатал штаны и, зевая, вошел по щиколотку в воду. С ума он сошел что ли? Ноги и так озябли до синевы, а тут еще лезть в море, один вид которого вызывает озноб. Однако, мальчик хорошо знал, что делает. Вода только на вид казалась холодной. На самом деле она была очень теплой, гораздо теплее воздуха. Мальчик просто-напросто грел в ней ноги... Почему вода казалась теплее воздуха? В какое время: утром или вечером происходило то, о чем написано в отрывке? (у воды теплоемкость больше, чем у воздуха, чтобы ее нагреть надо большее количество тепла, поэтому, вода нагревается медленнее, но и также медленно остывает; дело происходило утром).
Пауза: «А вот, был такой случай».
В этой паузе, рассказываются интересные случаи, связанные с великими физиками. Например:
- Когда немецкий физик Рентген открыл Х-лучи, страну наполнили са-мые невероятные слухи об их могуществе. И вот ученый получил письмо с просьбой прислать ... несколько Х-лучей и инструкцию по их использованию. Оказалось, что у автора письма в грудной клетке застряла револьверная пуля, а для поездки к ученому у него не нашлось времени. Рентген был человеком с юмором и ответил так: «К сожалению, в настоящее время у меня нет Х-лучей к тому же посылка их дело очень сложное. Считаю, что мы можем поступить проще: пришлите мне вашу грудную клетку».
Проверка домашнего задания.
Команды задают по очереди друг другу пословицы, которые другая команда должна объяснить. Примеры: как камень в воду; большому кораблю – большое плавание; гвоздем море не нагреешь; коси коса пока роса, роса – долой и мы – домой; от грома и воде не уйдешь; как ни прыгает антилопа, а всё опускается на землю; клин клином вышибается.
Пауза: «А вот, был такой случай».
Альберт Эйнштейн любил фильмы с участием Чарли Чаплина и относился к большей симпатией к созданному им герою. Однажды он написал в письме к Чаплину: «Ваш фильм «Золотая лихорадка» понятен всем в мире, и вы непременно станете великим человеком. Эйнштейн». На это Чаплин ответил: «Я вами восхищаюсь ещё больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а вы все-таки стали великим человеком. Чаплин».
Конкурс: «Физика в народных приметах погоды».
В этом конкурсе надо объяснить примету с физической точки зрения.
1. Соль мокнет – к дождю. (перед дождем влажность повышается, поэтому многие вещества, впитывающие в себя влагу из воздуха - сыреют).
2. Лучина трещит и мечет искры – к ненастью. (при повышенной влажности деревянные предметы отсыревают, при горении влага из древесины интенсивно испаряется, при этом, увеличиваясь в объёме, пар с треском разрывает древесные волокна).
3. Если в поле далеко раздается голос – будет дождь. (с повышением влажности изменяется плотность воздуха и его способность проводить звук).
Конкурс "Проверь при помощи эксперимента".
Существуют старинные практические правила, которыми люди пользова-лись в старину, не подозревая об их физическом смысле. Итак, решите 2 экспериментальные задачи:
1. Длина среднего шага взрослого человека равна половине расстояния от его глаз до ступней. Определите длину среднего шага одного из членов жюри.
2. Человек проходит в час столько километров, сколько шагов он делает в 3 секунды. С какой скоростью движется ученик 8-ого класса, если он идет шагом, а не бежит бегом.
В ходе мероприятия дети также активно, как и на физико-географической викторине участвовали в игре, отвечая на вопросы. По некоторым конкретным задачам возникали даже споры о правильности ответа команды противника. В целом мероприятие прошло успешно и подтолкнуло детей изучать физику не только в классе за партой, решая задачи и выводя формулы, но и просто, читая художественную литературу и выделяя в написанном физическое явление.
Заключение:
Проанализировав материал, рассмотренный в данной курсовой работе можно сделать вывод о том, что была достигнута главная цель: раскрытие путей осуществления межпредметных связей физики с географией, биологией, химией и другими предметами школьного курса на примере задач. Была рассмотрена теоретическая основа межпредметных связей (I глава). Во II главе были представлены задачи межпредметного характера и проведена их классификация по классам и по предметам. В III главе подведены итоги работы по реализации межпредметных связей при прохождении педагогической практики в восьмом классе. На примере проведённых внеклассных мероприятий была доказана необходимость внедрения межпредметных связей в учебный процесс. Особенно подчёркивалась необходимость решения задач межпредметного характера на протяжении всего курса обучения физике в средней школе.
В заключении хочется сказать, что работа по разработке и анализу новых методик – это одно и наиболее развитых и перспективных направлений такой науки как медика преподавания физики. Поэтому, изучая и развивая данное направление педагогической науки можно не только внести дополнение к уже изученному и наработанному, но и принести реальную пользу школьному учебному процессу.
В дипломном проекте мной планируется более детально изучить меж-предметные связи физики с другими предметами школьной курса на примере решения задач, расширить спектр задач межпредметного характера предлагаемых для решения в классе и домашнего задания, разработать методику развития познавательного интереса школьников посредством реализации межпредметных связей в задачах по физике.
Список использованной литературы:
1. . Дик Ю. И, Турышев И. К. Межпредметные связи курса физики средней школы.— М: Просвещение 1987.
2. Дик Ю. И., Рымкевич А. П. и др. ФИЗИКА. Большой справочник для школьников и поступающих в ВУЗы. – М: Дрофа 1999.
3. Кертаева Г. Н.. Задачи по физике о живой природе. – Физика в школе 2002 № 5.
4. Смирнова Т. А.. Сказки "о скорости, массе и силе". – Физика в школе 2002 № 5.
5. Тихомирова С. А. Физические задачи на основе текстов и сказок. – Физика в школе 1995 № 4.
6. Глазунов Н. И. Техника в курсе физики М: Просвещение 1988.
7. Зверев И. Д., Максимова В.Н. Межпредметные связи в современной школе. – М.: Педагогика, 1981.