Физическая игра «Теоретики» и «Экспериментаторы»

«Теоретики» и «Экспериментаторы»

Создаются две команды - «Теоретики» и «Экспериментаторы». Перед ними ставится задача, которую каждая решает соответственно аналитически или экспериментально. Выигрывают те, кто пришел к верному ответу первым. «Теоретикам» необходимы логика и понимание законов, «Экспериментаторам» - умение самостоятельно разработать методику проведения лабораторной работы, выбрать необходимое оборудование и грамотно провести измерения интересующих параметров (несколько раз при этом повторив опыт и оценив точность полученных результатов).

Экспериментальная работа кажется легче и интереснее (поэтому в команде «Экспериментаторов» всегда больше участников), но в конце концов чаще «Теоретики» приходят быстрее к верному ответу. По завершении работы необходимо сравнить результаты, полученные обеими командами, и обсудить причины их возможного несовпадения. Таким образом, с одной стороны, учащиеся убеждаются в действенности теоретических знаний и возможности научного предсказания событий, с другой стороны - осознают, что лишь опыт является критерием истинности наших знаний о природе. Рассмотрим в качестве примера несколько задач.

ЗАДАЧА № 1.

Тележка массой 100 г скатилась с горки высотой 10 см и остановилась на горизонтальном участке. Какую работу необходимо совершить, втаскивая тележку на горку по линии ее скатывания?

Решая эту задачу, «Теоретики», используя закон сохранения энергии, приходят к выводу, что потенциальная энергия тележки была потрачена на работу против сил трения. Следовательно, работа, необходимая для ее втаскивания на горку, равна сумме потенциальной энергии, которую необходимо сообщить, тележке, и работы, совершенной против сил трения, т.е. удвоенному значению потенциальной энергии.

Ответ: А = 2 mgh = 0,196 Дж, где

А - работа, которую необходимо совершить, втаскивая тележку на горку,

т - масса тележки, g = 9,8 м/с²,

h - высота горки.

«Экспериментаторы», вспомнив формулу для поиска работы (А = Fs, где А - работа, F - сила, действующая в направлении перемещения тела, s — путь), заключают, что им необходимо измерить путь, пройденный тележкой, и силу, которую надо приложить, чтобы втащить ее на горку. Таким образом, «Экспериментаторам» для проведения опыта понадобятся линейка, динамометр, тележка, доска и штатив. Проделав необходимые измерения, они вычисляют работу.

ЗАДАЧА №2

Цепь состоит из трех последовательно соединенных резисторов, подключенных к источнику напряжением 4 В. Сопротивление первого резистора 2 Ом, второго - 3 Ом, и напряжение на концах третьего резистора 1 В. Найти сипу тока в цепи, сопротивление третьего резистора и напряжения на концах первого и второго.

«Теоретики», пользуясь законами последовательного соединения резисторов и законом Ома, получают ответ: сила тока в цепи 0,6 А, сопротивление третьего резистора 1,7 Ом, напряжения на концах первого резистора 1,2 В, второго - 1,8 В.

«Экспериментаторы», собрав цепь из последовательно соединенных двух резисторов соответствующих сопротивлений, ползункового реостата и источника тока, перемещая ползунок реостата и измеряя на нем напряжение, добиваются режима работы электрической цепи, который соответствует условию задачи, измеряют (вспомнив правила подключения вольтметра, амперметра и омметра) необходимые параметры.

ЗАДАЧА №3.

Расстояние от предмета до экрана 90 см. Где надо поместить линзу фокусным расстоянием 20 см, чтобы получить на экране отчетливое изображение предмета?

Применяя формулу тонкой линзы, «Теоретики» получают следующий ответ: 30 или 60 см от экрана.

«Экспериментаторы», совершив действия, описанные в условии задачи, проводят соответствующие измерения.