Качественные задачи

Качественные задачи по

ФИЗИКЕ

7-8 классы

Вопросы, позволяющие на качественном уровне обсудить важные физические закономерности в окружающем нас мире(по учебному пособию. М.Е.Тульчинского).

ПРЕДИСЛОВИЕ

Качественной задачей по физике на­зывается такая задача, в которой ста­вится для разрешения проблема, связан­ная с качественной стороной физиче­ского явления, решаемая путем логиче­ских умозаключений, основанных на за­конах физики, путем построения черте­жа, выполнения эксперимента, но без применения математических действий.

Следует отличать качественную за­дачу oт вопроса по проверке формаль­ных знаний (например, что называется ампером, как формулируется закон Ома). Цель последних — закрепить формаль­ные знания учащихся; ответы на эти во­просы в готовом виде имеются в учебни­ке, и ученик должен лишь вспомнить их. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на который в готовом виде в учебнике не содержится. (Например:

если движущийся автомобиль резко за­тормозит, то его передок опускается. По­чему?) Ученик должен составить ответ на качественную задачу, синтезируя дан­ные условия задачи и свои знания по фи­зике.

Решение качественных задач способ­ствует осуществлению дидактического принципа единства теории и практики в процессе обучения физике. В частности, применение экспериментальных задач развивает умение и навыки учащихся в обращении с физическими приборами, макетами, установками и моделями. Ка­чественные задачи с производственным содержанием знакомят учащихся с тех­никой, расширяют их кругозор, являют­ся одним из средств подготовки учащихся к практической деятельности. Таким об­разом, решение качественных задач по физике является одним из важных при­емов политехнического обучения.

Использование качественных задач способствует более глубокому понима­нию физических теорий, формированию правильных физических представлений, следовательно, предупреждает форма­лизм в знаниях учащихся. Решение ка­чественных задач вызывает необходи­мость анализировать и синтезировать яв-

ления, т. е. логически мыслить, приуча­ет учащихся к точной, лаконичной, ли­тературно и технически грамотной речи.

В процессе решения качественных за­дач прививаются навык наблюдательно­сти и умение различать физические яв­ления в природе, быту, технике, а не только в физическом кабинете. Разви­ваются смекалка, сообразительность, инициатива и творческая фантазия уча­щихся.

Чтобы решить качественную задачу, ученик должен уметь физически мыслить:

понимать и излагать сущность состояний тел и процессов, происходящих в них, вскрывать взаимосвязь явлений (причин­но-следственные зависимости), уметь на основании законов физики предвидеть ход явления. Итак, решение качествен­ных задач дает возможность учителю установить глубину теоретических зна­ний и понимание учащимся изучаемого материала.

Значение этих задач состоит также и в том, что они вызывают большой инте­рес у учащихся, создают их устойчивое внимание на уроке, позволяют учителю оживить урок эмоционально, увлечь уча­щихся, активизировать их мыслительную деятельность, разнообразить методы из­ложения. Таким образом, решение качес­твенных задач есть один из приемов де-лектаризации обучения (de/ectare (лат.) - увлекать, доставлять наслаждение, ра­довать, восхищать, привлекать).

Методическая ценность качественных задач проявляется особенно при изуче­нии таких разделов курса физики, в ко­торых нет физических формул и явле­ния рассматриваются лишь с качествен­ной стороны (например, закон инерции, электромагнетизм).

Большую роль играют качественные задачи во внеклассной работе: в физи­ческих кружках, вечерах занимательной физики, школьных, областных и респуб­ликанских олимпиадах, в конкурсах и встречах команд КВН и др.

Психология указывает на одну из осо­бенностей детей среднего школьного возраста - конкретно-образное мышле­ние. Детям более доступны понятия, ос­нованные на конкретных предметах, на осязаемой наглядности, чем понятия, ус­танавливаемые на абстракциях. Подрост­ку более понятен индуктивный, а не де­дуктивный путь установления физиче­ского закона. Качественные задачи, свя­занные с конкретными, хорошо извест­ными детям предметами, легко воспри­нимаются учащимися, и те их решают охотнее, чем количественные задачи. Итак, на первой ступени изучения деть­ми физики качественные задачи в пре­подавании играют большую роль, чем ко­личественные.

Рассмотрим методику решения про­стых качественных задач — качествен­ных вопросов. При решении любых за­дач по физике анализ и синтез нераз­рывно связаны между собой. Поэтому можно говорить лишь о едином аналитико-синтетическом методе решения физических (и, в частности, качествен­ных) задач.

Пример 1. Одинаковы ли выталки­вающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?

Решение. Выталкивающая сила, дей­ствующая на погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жид­кости. (Логическая посылка, основанная на известном физическом законе.) Бру­сок в обеих жидкостях плавает. (Логи­ческая посылка, основанная на условии задачи.) Тело плавает, если вес тела ра­вен весу вытесненной им жидкости. (Ло­гическая посылка, основанная на извест­ном физическом законе.) Так как в обе­их жидкостях один и тот же брусок плавает, то он вытеснит одинаковые по весу количества жидкостей, следователь­но, выталкивающие силы в них будут оди­наковыми. (Вывод, полученный на осно­вании имеющихся посылок.)

Итак, ответ на качественный вопрос можно было получить, синтезировав из­вестный закон (об условии плавания тела) и условия задачи (тело плавает в обеих жидкостях).

Пример 2. Каким образом человек, стоящий обеими ногами на полу, может быстро удвоить давление, производимое на опору?

Решение. 1.Анализ. Давление, про­изводимое стоящим человеком, прямо пропорционально его весу и обратно пропорционально площади обеих ступ­ней ног, соприкасающихся с полом. (Первая посылка.) Человек стоит на двух ногах. (Вторая посылка.) 2. Синтез. Быстро удвоить давление на пол чело­век может, либо увеличив свой вес вдвое (например, подняв штангу), либо умень­шив площадь опоры вдвое (например, приподняв одну из ног и оставшись сто­ять на второй ноге). Так как в условии задачи никакой груз не дан, то в качес­тве ответа принимаем второй способ решения задачи.

Пример 3. Почему человек, выходя из реки, даже в жаркий летний день ис­пытывает ощущение холода?

Решение. 1. Анализ. Охлаждение (по­нижение температуры) тела человека происходит в результате потери телом некоторого количества теплоты. (Первая логическая посылка.) На коже искупав­шегося человека есть вода. (Вторая ло­гическая посылка.) При испарении воды увеличивается ее внутренняя энергия. Это

увеличение энергии некоторого количест­ва воды может произойти за счет умень­шения энергии другого тела. (Третья логическая посылка.) 2. Синтез. Вода, испаряясь с поверхности тела человека, отбирает у кожи некоторое количество теплоты. Вследствие этого внутренняя энергия кожи человека уменьшается и происходит ее охлаждение.

Решение качественного вопроса мож­но представить в виде пяти этапов:

1. Знакомство с условиями задачи (чтение текста, разбор чертежа, изуче­ние прибора и т. п.), уяснение главного вопроса задачи (что неизвестно, какова конечная цель решения задачи).

2. Осознание условий 'задачи (анализ данных задачи, физических явлений, опи­санных в ней, введение дополнительных уточняющих условий).

3. Составление плана решения зада­чи (выбор и формулировка физического закона или определения, соответствую­щих условиям задачи; установление при­чинно-следственной связи между логи­ческими посылками задачи).

4. Осуществление плана решения за­дачи (синтез данных условия задачи с формулировкой закона, получение отве­та на вопрос задачи).

5. Проверка ответа (постановка со­ответствующего физического экспери­мента, решение задачи другим способом, сопоставление полученного ответа с об­щими принципами физики (законом со­хранения энергии, массы, заряда, зако­нами Ньютона и др.).

Схематически методику решения ка­чественного вопроса можно представить в виде схемы (см. рисунок).

Решение сложной качественной за­дачи также осуществляется этими пятью этапами, но при знакомстве с условиями задачи обращается внимание на ее глав­ный вопрос, на конечную цель решения. При составлении плана решения задачи строится аналитическая цепь умозаклю­чений, начинающаяся с вопроса задачи и оканчивающаяся данными ее условия или формулировками законов и опреде­лений физических величин. На четвер­том этапе составляется синтетическая цепь умозаключений, начинающаяся с формулировки определений физических величин, соответствующих законов, с описания свойств, качеств, состояний тела и оканчивающаяся ответом на во­прос задачи.

При решении качественных задач применяются основанные на аналитико-синтетическом методе следующие три приема: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут и соче­таться, дополняя друг друга.

Эвристический прием состоит в постановке и разрешении ряда взаимо-

связанных целенаправленных качествен­ных вопросов. Каждый из них имеет свое самостоятельное значение и реше­ние и одновременно является элемен­том решения всей задачи.

Этот прием прививает навыки логи­ческого мышления, анализа физических явлений, составления плана решения задачи, учит связывать данные ее усло­вия с содержанием известных физиче­ских законов, обобщать факты, делать выводы.

Следует различать три формы осу­ществления эвристического приема ре­шения качественных задач в процессе обучения физике:

а) форма наводящих вопросов пред­полагает постановку учителем ряда во­просов и ответы на них учащихся. Это первая ступень обучения;

б) вопросно-ответная форма пред­полагает постановку самим учащимся во­просов и ответы на них. Как правило, решение представляется в письменном виде;

в) повествовательная (ответная) форма предполагает ответы учащихся на мысленно поставленные перед собой во­просы. Решение представляется в виде логически и физически связанных меж­ду собой тезисов (предложений), обра­зующих цельный рассказ.

Графический прием решения каче­ственных задач состоит в составлении ответа на вопрос задачи на основании исследования графика функции, черте­жа, схемы, рисунка, фотографии и т. п.

Достоинством этого приема являет­ся наглядность и лаконичность решения. Он развивает функциональное мышле­ние школьников, приучает их к точно­сти, аккуратности. Особенно велика его ценность в тех случаях, когда дана по­следовательность рисунков, фиксирую­щих определенные стадии развития яв­ления или протекания процесса.

Экспериментальный прием реше­ния качественных задач заключается в получении ответа на вопрос задачи на основании опыта, поставленного и про­веденного в соответствии с ее услови­ем. В таких задачах обычно предлага­ется ответить на вопросы «Что произой­дет?» и «Как сделать?»

В процессе экспериментального ре­шения качественных задач учащиеся ста­новятся как бы исследователями, разви­ваются их любознательность, активность, познавательный интерес, формируются практические умения и навыки.

При правильно поставленном опыте ответ получается быстро, он убедителен и нагляден. Так как сам эксперимент не объясняет, почему так, а не иначе про­текает явление, то его сопровождают словесным доказательством.

В ряде случаев учащиеся, не владея навыками логического мышления, при­меняют прием выдвижения гипотезы (интуитивное мышление). Этот путь ре­шения задачи не следует отвергать. На­оборот, надо тщательно рассмотреть любое предложение, любую физическую идею решения задачи, доказать либо ее применимость, либо несостоятельность. При этом, конечно, завяжется дискуссия, которая будет способствовать развитию физического и логического мышления учащихся.

МЕХАНИЧЕСКИЕ

ЯВЛЕНИЯ

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1. Как определить при помощи мас­штабной линейки средний диаметр оди­наковых швейных иголок?

2. Как измерить средний объем оди­наковых маленьких шариков от шарико­подшипника для велосипеда при помо­щи мензурки?

3. В некоторой химической реакции выделяется газ, объем которого npи нор- мальных условиях требуется определить. Предложите конструкцию прибора для измерения объема газа.

4. В каком из двух одинаковых ста­канов (рис. 1) налито больше чая?

2. ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА

Строение вещества. Молекулы. Диффузия

5. Если смешать равные объемы рту­ти и воды, а затем — спирта и воды, то в первом случае получится удвоенный объем смеси, а во втором — меньше уд­военного объема. Почему?

6. Чем отличается движение одной и той же молекулы в воздухе и в вакууме?

7. Бросьте в воду кристаллик марган­цовки. Через некоторое время вокруг него образуется фиолетовое облачко. Объясните явление.

8. Детские воздушные шарики обыч­но наполняют гелием. Почему они уже через сутки теряют упругость, сморщи­ваются и перестают подниматься?

9. Чем объясняется, что пыль не спа­дает даже с поверхности, обращенной вниз?

10. Почему скорость диффузии с по­вышением температуры возрастает?

11. Для чего при складывании поли­рованных стекол между ними кладут бу­мажные ленты?

12. Почему нельзя соединить в одну две деревянные линейки, плотно прило­жив их друг к другу?

Три состояния вещества

13. Может ли быть поваренная соль жидкой, а углекислый газ твердым?

14. Какова будет форма жидкости, если перелить ее из стакана в колбу, в мензурку (рис. 2)? Изменится ли при этом ее объем?

15. Почему не удается наполнить бу­тылку жидкостью, если воронка плот­но прижата к стенкам горлышка бутыл­ки?

16. Почему при сгибании прутика па­яльного олова слышен характерный треск?

3. ДВИЖЕНИЕ И СИЛЫ

Механическое движение

17. Как движется пантограф (токо­приемник, расположенный на крыше ва­гона электропоезда) относительно ваго­на, воздушного провода?

18. Автомобиль и комбайн движут­ся прямолинейно, так что некоторое время расстояние между ними не ме­няется. Укажите, относительно каких тел каждый из них в это время нахо­дится в покое и относительно каких тел движется.

19. Человек, сидящий на вращаю­щейся карусели, видит, что относитель­но нее он неподвижен, а окружающие его предметы и Земля движутся. Что является в данном случае телом отсче­та?

20. Вперед или назад движется рама велосипеда относительно верхней части колеса?

21. Аэростат увлекается постоянным по силе и направлению ветром в север­ном направлении. Будут ли протягивать­ся при этом флаги на его гондоле?

22. Одинаковые ли пути проходят электровоз и хвостовой вагон при дви­жении поезда?

23. Летчик-спортсмен сумел посадить самолет на крышу движущегося легко­вого автомобиля. При каком физичес­ком условии это возможно?

Взаимодействие тел. Масса тела

24. Почему трудно разбить орех на мягкой опоре и легко на твердой?

25. Для чего сапожник, прибивая под­метку, надевает ботинок на железную лапку?

26. Лодочник, стоя одной ногой на пристани, другую ногу ставит в лодку и отталкивается от пристани. В каком слу­чае ему удобнее сесть в лодку: когда она пустая или когда в лодке сидят люди?

Плотность вещества

27. Три кубика — из железа, меди и свинца — имеют одинаковые размеры. Какой из них имеет наибольшую (на­именьшую) массу?

28. Два одинаковых ящика наполне­ны дробью: в одном крупная, в другом

мелкая. Какой из них имеет большую массу?

29. В двух одинаковых стаканах на­лита вода до одной высоты. В один ста­кан опустили однородный слиток стали массой 100 г, а в другой — серебра той же массы. Одинаково ли поднимется вода в обоих стаканах?

Инерция

30. Почему капли дождя при резком встряхивании слетают с одежды?

31. Положите на стакан почтовую от­крытку, а на нее — монету. Ударьте по открытке щелчком. Почему открытка от­летает, а монета падает в стакан?

32. Есть два способа колки полень­ев. В первом случае полено ударяют быстро движущимся топором. Во втором — слабым ударом загоняют топор в по­лено, а затем, взмахнув топором с насажанным поленом, бьют обухом о колод­ку. Объясните механические явления, наблюдаемые при этом.

33. Почему удары о наковальню па­ровых молотов сотрясают почву гораз­до меньше при тяжёлых наковальнях, чем при более легких?

34. Кирпич кладут на ладонь и уда­ряют по нему молотком. Почему рука, держащая кирпич, не ощущает боли от ударов молотка?

35. Мяч, спокойно лежавший на столе вагона при равномерном движе­нии поезда, покатился: а) вперед по направлению движения поезда; б) на­зад против движения; в) вбок. На ка­кое изменение в движении поезда ука­зывает каждый из перечисленных слу­чаев?

36. Всадник быстро скачет на лоша­ди. Что будет со всадником, если лошадь споткнется?

37. В ряде случаев на горизонталь­ном участке пути автомобиль, мопед и другие машины довольно длительное время продолжают свое движение при неработающем двигателе. На каком ме­ханическом свойстве тел основан этот свободный ход машины?

Сила. Явление тяготения. Сила тяжести

38. Какие тела взаимодействуют при падении камня, движении спутника, ав­томобиля, парусной лодки?

39. Масса второго тела вдвое боль­ше массы первого. Сравните силы тяже­сти, действующие на эти тела.

40. а) Если взвесить одно и то же тело на рычажных весах у подножия Эльбру­са и на его вершине, то каков будет ре­зультат? Одинаков ли вес тела в этих двух местах?

б) На чувствительных пружинных ве­сах взвесили тело А у подножия горы, а тело В на тех же весах — на ее вершине. Показания весов оказались одинаковы­ми. Сравните массы тел.

41. Барон Мюнхгаузен, герой извест­ной повести Р.Э. Распе, привязав конец веревки к Луне, спускался по ней на Зем­лю. В чем главная физическая несураз­ность такого передвижения?

Вертикальное направление. Отвес

42. а) Укажите в комнате вертикаль­ные и горизонтальные линии.

б) Укажите в комнате вертикальные и горизонтальные плоскости.

в) Можно ли на стене провести гори­зонтальную линию, наклонную, верти­кальную?

г) Можно ли на полу провести верти­кальную линию, горизонтальную?

43. а) Под каким углом наклонены друг к другу отвесные линии на полюсе и на экваторе?

б) Под каким углом наклонены друг к другу отвесные линии на полюсах Зем­ли?

44. а) В землю воткнули шест. Как узнать, вертикально ли направление шес­та?

б) Как проверить, верен уровень или нет?

45. Повторяет ли свободная поверх­ность океана шарообразную форму Зем­ли?

Вес тела. Понятие о невесомости

46. Гулливер, герой известной книги Д.Свифта, в «Путешествии в Бробдинг-нег» рассказывает: «Мальчик нес меня в ящике... Орел, захватив клювом кольцо моего ящика, понес его... Затем вдруг я почувствовал, что падаю отвесно вниз около минуты, но с такой невероятной скоростью, что у меня захватило дух». В каком состоянии движения находился рассказчик?

47. При изготовлении гири в ней вы­сверливают небольшое углубление, в которое запрессовывают свинцовую или медную пробку. Для чего это делают?

48. Придумайте механический доза­тор — автомат для непрерывной погруз­ки сыпучих тел в железнодорожные ва­гоны, отмеривающий строго определен­ный вес. Автомат должен легко настра­иваться на различный вес.

49°. На штативе на нити подвешен груз. Как должен двигаться штатив, что­бы нить не испытывала никакого натя­жения?

З адачи, отмеченные знаком ⁰, предна­значены для внеклассной работы или про­филированных школ

50°. Изменится ли плотность возду­ха в кабине космического корабля в со­стоянии невесомости?

51°. Мальчик, поднявшись на лестни­цу, выпустил из рук сосуд с водой. Чему равно давление воды на дно во время падения?

52°. На дне стакана из оргстекла на­ходится железный диск. Над ним на не­котором расстоянии прикрепляют к ста­кану магнит. Какие изменения в состоя­нии диска будут наблюдаться во время свободного падения стакана?

53°. К од­ному концу уп­ругой сталь­ной пластинки АВ подвешена гиря, а второй ее конец ук­реплен на «доске Люби­мова» (рис. 3).

Объясните изменения, которые будут наблюдаться в электрической цепи, ког­да вертикально расположенная доска начнет свободно падать.

Сила и ее измерение. Сложение сил. Равнодействующая сил

54. Определите цену деления шкалы трубчато­го динамометра (рис. 4).

55. Предложите спо­соб измерения силы, с которой игрушечный ав­томобиль (или танк) тя­нет по столу деревянный брусок.

56. На рис. 5 в одном и том же масштабе изо­бражено несколько сил. Сила F5⁼5Н. Укажите силу, равную 4 Н и на­правленную под углом 30° к оси ОХ.

57. К штативу на нити подвешен груз массой 102 г. Изобразите графически в выбранном вами масштабе силы, действу­ющие на груз.

58. Пружинные весы одним концом прикреплены к потолку, а к другому под­вешен груз весом 1470 Н. Под грузом по­мещается человек, опирающийся ногами на платформу десятичных весов, которые показывают вес человека, равный 700 Н.

а) Каковы будут показания пружин­ных и десятичных весов, если человек с усилием в 350 Н будет стараться припод­нять груз?

б) Каковы будут показания весов, если человек с таким же усилием будет тянуть груз вниз?

Сила трения. Трение в природе и технике

59. Почему мел оставляет след на классной доске?

60. Почему металлические ступеньки (лестницы, подножки трамвая, поезда и т. п.) не гладкие, а имеют рельефные выступы?

61. Какие силы уравновешиваются при равномерном движении автомобиля по горизонтальному участку дороги?

62. Может ли велосипедист двигать­ся равномерно по горизонтальному шос­се, не вращая педали?

63. Парашютист массой 75 кг при раскрытом парашюте спускается с пос­тоянной скоростью 6 м/с. Чему равна сила сопротивления воздуха при этом движении?

64. Для чего «разводят» пилы, т. е. соседние зубья наклоняют в противопо­ложные стороны?

65. Почему кусок хозяйственного мыла легче разрезать крепкой ниткой, чем ножом?

66. У автомобиля повышенной про­ходимости при движении по плохим до­рогам обе оси могут работать как веду­щие. При движении же по хорошим до­рогам у этих автомобилей, как и у обыч­ных, в качестве ведущей применяют толь­ко заднюю ось. Почему проходимость автомобиля увеличивается, когда обе оси делают ведущими?

67. Почему медицинские иглы поли­руют до зеркального блеска?

68. Почему шелковый шнурок развя­зывается быстрее хлопчатобумажного, шерстяного?

69. Дайте физическое обоснование пословице «Коси, коса, пока роса; роса долой, и мы домой». Почему при росе косить траву легче?

70. Почему трудно держать в руках живую рыбу?

71. Почему в метро запрещается об­локачиваться о движущиеся поручни лес­тницы эскалатора?

72. Почему при постройке электрово­зов не применяются легкие металлы или сплавы?

73. Автомашина с прицепом должна перевезти тяжелый груз. Куда его вы­годнее поместить: в кузов автомашины или на прицеп? Почему?

74. Почему увеличение натяжения приводного ремня, передающего движе­ние от шкива к шкиву, увеличивает тре­ние между ремнем и шкивом?

75. На столе лежит стопка тетрадей, нижняя приклеена к столу. Как будут дви­гаться тетради в стопке, если медленно потянуть в горизонтальном направлении за одну из них?

76. Какой вид трения имеет место при катании на коньках и при катании на ро­ликах?

77. Зачем при спуске телеги с кру­той горы иногда одно колесо подвязы­вают веревкой так, чтобы оно не враща­лось?

78°. Почему осенью у трамвайных ли­ний, проходящих в районе парков, буль­варов, садов и т. п., вывешиваются над­писи «Осторожно, листопад!», «Берегись юза1»?

79. По заявлению членов экипажа «Аполлона-12» Ч. Конрада и А. Бина, по Луне ходить легко, но они часто теряли равновесие, так как даже при легком на­клоне вперед можно упасть. Объясните явление.

Сила взаимодействия молекул. Явление смачивания

80. Ножовочное полотно изогнули в дугу. Какие силы возникли на внешней и на внутренней поверхностях полотна?

81. Сила тяжести, действующая на си­дящего на стуле человека, уравновеши­вается силой упругости ножек стула. Какова природа силы упругости?

82°. Если к носику химической чашки при­близительно перпенди­кулярно его кончику (рис. 6) приложить стеклянную палочку, то вода при наклоне чашки будет спокойно стекать по ней струёй. Без упомянутой пред­осторожности значи­тельная часть жидко­сти потечет по внешней поверхности чашки. Объясните явление.

83°. Почему воду из стеклянного пу­зырька можно отмерять каплями, а ртуть нельзя? Из какого материала должен быть пузырек, чтобы из него можно было отмерять ртуть каплями?

84°. Как сделать, чтобы стекло не смачивалось водой?

85°. Почему для склейки употребля­ется жидкий клей?

86°. Можно ли отливать металл в формы, сделанные из материала, кото­рый смачивается данным расплавленным металлом?

87". Существует предание о том, как некогда люди добывали золотой песок, который несла быстрая река, протекав­шая по Колхиде. Мудрые жители древ­ней страны использовали для этой цели бараньи шкуры. Положат шкуры на ночь на дно реки, а утром, вынув их из воды, видят: весь ворс светится, так много осе­ло на нем золотого песка. Как объяс­нить, что ворс задерживает крупинки золота?

Капиллярность

88. Отчего легко писать чернилами на плотной бумаге, трудно на промокатель­ной и нельзя писать на промасленной?

89°. Почему шелковый платок не так хорошо вытирает пот, как полотняный?

90°. Будет ли портиться зерно, если его ссыпать на сухом укатанном току под навес?

91°. Положите в воду кусок мела. Из него во всех направлениях начнут выхо­дить пузыри. Объясните явление.

92°. Какой грунт сохнет скорее после дождя - песчаный или глинистый? Поче­му?

93°. При возведении построек поверх кирпичного фундамента кладут слой толя - толстой бумаги, пропитанной каменно­угольной смолой. Без такой прокладки помещение легко может оказаться сырым. Почему?

94. Можно ли в состоянии невесомо­сти писать обыкновенной авторучкой?

95°. Почему стальные изделия, упако­ванные в угольный порошок, не покрыва­ются ржавчиной?

Давление

96. На вспаханной пограничной полосе обнаружен след сапог нарушителя гра­ницы. Можно ли по следу определить, что прошел только один человек или что он нес еще на себе другого или какой-то тя­желый груз?

97. Если тяжелую покупку нести за ве­ревку, то ощущается сильная боль (ре­жет пальцы), а если под веревку подло­жить сложенный в несколько раз лист бумаги, то боль уменьшается. Объясни­те, почему.

98. Объясните назначение наперстка, надеваемого на палец при шитье игол­кой.

99. Почему класть голову на подушку приятнее, чем на наклонную деревянную дощечку?

100. Можно ли приготовить такое ка­менное ложе, чтобы лежать на нем можно

было с таким же ощущением, как на мяг­ком диване?

101. Если металлический стакан сдав­ливать ладонями вдоль его оси, то рука, нажимающая на края стакана, будет ощу­щать боль, а другая нет. Почему?

Давление в природе и технике

102. Почему буря, которая летом ва­лит живые деревья, часто не может сва­лить стоящее рядом сухое дерево без листьев, если оно не подгнило?

103. Зависит ли давление колесного трактора на дорогу от давления внутри баллона колеса?

104. Небольшие по весу ледоколы не могут сломать многометровый лед. Поче­му же это удается сделать тяжелым ле­доколам?

105. Почему задние оси грузовых ав­томашин часто имеют колеса с двойными баллонами?

106. Зачем под гайку подкладывают широкое металлическое кольцо, называ­емое шайбой?

107. К человеку, под которым прова­лился лед, 'подходить нельзя. Для спасе­ния ему бросают лестницу или длинную доску. Объясните, почему таким спосо­бом можно спасти провалившегося.

108. Почему при постройке дома все его стены выводятся одновременно до примерно одинаковой высоты?

109. Почему плотину строят так, что ее профиль расширяется книзу?

110. Для чего точат (заостряют) ста­мески, пилы и другие режущие инстру­менты?

111. При работе новым напильником приходится прикладывать большие уси­лия, чем старым. Почему же предпочита­ют пользоваться новым напильником?

112. Объясните, как наждачная бумага шлифует металлические предметы.

ОТВЕТЫ, РЕШЕНИЯ И УКАЗАНИЯ

1. Кладут вплотную 10—20 иголок, из­меряют общую их толщину и делят на число иголок.

2. Наливают в мензурку жидкость (на­пример керосин), отмечают уровень. От­считывают некоторое число шариков (чем больше, тем точнее будет ответ) и высы­пают их в мензурку. Замечают новый уро­вень. Разделив изменение показаний мензурки на число шариков, получают искомый объем.

3. Одним из вариантов является сле­дующая установка. Через трубку А газ пос­тупает в сосуд В (рис. 7), наполненный жид­костью, в которой газ не растворяется, и опрокинутый над проградуированным и от­крытым сосудом С (мензуркой).

Заполняя со­суд B, газ бу­дет вытеснять воду в сосуд С. По изменению уровня воды в этом сосуде можно определить объем газа.

4. В стакане А, так как уровни воды в обоих стаканах одинаковы, но в стака­не В находится чайная ложка.

5. Молекулы спирта и воды взаимно проникают в имеющиеся между ними промежутки и вступают в химическое вза­имодействие. Вследствие этого объем смеси воды и спирта меньше, чем сумма первоначальных объемов.

6. В вакууме молекула двигается рав­номерно и прямолинейно. В воздухе вследствие столкновений с другими мо­лекулами та же молекула движется по ломаной зигзагообразной линии с изме­няющейся скоростью.

7. Вещество, растворяясь, диффун­дирует в воде, окрашивая ее фиолето­вым цветом.

8. Гелий диффундирует сквозь обо­лочку шара.

9. Частички пыли удерживаются на поверхности силой взаимного притяже­ния молекул.

10. С повышением температуры уве­личивается скорость движения молекул, следовательно, и скорость диффузии.

11. Чтобы стекла не слипались под действием сил взаимного притяжения мо­лекул.

12. Вследствие неровностей поверх­ностей приложенных друг к другу лине­ек образуется малое количество точек соприкосновения, где проявляются силы молекулярного притяжения.

13. Да, при нормальном атмосфер­ном давлении поваренная соль становит­ся жидкой при температуре 800 °С (а углекислый газ твердым — при 250 °С. — Ред.)

14. Жидкость принимает форму со­суда, в который ее помещают. Объем жидкости при этом не меняется.

15. Воздух занимает весь объем бу­тылки, а сила, с которой налитая в во­ронку вода давит на воздух, недоста­точна, чтобы сжать его в значительной мере.

16. Разрушаются связи между крис­талликами олова.

17. Относительно вагона пантограф находится в покое, относительно прово­да он движется со скоростью поезда.

18. Покоятся друг относительно дру­га; движутся относительно Земли.

19. Телом отсчета является карусель.

20. Назад.

21. Флаги свисают отвесно, как в без­ветренную погоду.

22. Одинаковые.

23. Если самолет относительно ав­томобиля неподвижен, т. е. движется почти горизонтально с той же ско­ростью относительно Земли, что и ав­томобиль.

24. Чтобы разбить орех, надо при­ложить к его скорлупе две равные и про­тивоположно направленные силы, сжи­мающие ее настолько, что она разру­шается. Одну из сил создает ударяю­щее тело (молоток, камень и т. п.); дру­гая возникает при взаимодействии оре­ха с опорой. Если опора твердая и не­подвижная, условия, необходимые для раскалывания скорлупы, соблюдаются. В случае мягкой опоры сила реакции в основном идет на изменение скорости ореха - под действием силы удара он приобретает скорость, а затем, углуб­ляясь в опору, теряет ее. Скорлупа же почти не изменяет своей формы и поэ­тому не разрушается.

25. Чтобы создать условие взаимо­действия ботинка и молотка (см. ответ к задаче 24).

26. Чем больше в лодке людей, тем больше ее масса и тем меньше изме­нится ее скорость во время прыжка лодочника.

27. Наибольшую — свинцовый кубик, наименьшую — железный.

28. Тот, в котором мелкая дробь.

29. Так как плотность серебра боль­ше плотности железа, то объем слитка серебра меньше. Следовательно, уро­вень воды в первом стакане будет выше.

30. Вследствие инертности капель воды.

31. Вследствие инертности монеты и недостаточного взаимодействия монеты и открытки.

32. В том случае, когда колют дро­ва, ударяя по полену топором, он, про­должая движение вследствие инертнос­ти, входит глубоко в неподвижное по­лено. Когда же ударяют обухом топо­ра, частично вошедшего в полено, о ко­лодку, на которой колют дрова, топор останавливается, а полено продолжает движение вследствие инертности и рас­калывается.

33. Тяжелые наковальни имеют большую массу и поэтому приобретают меньшую скорость при ударе молота.

34. Вследствие инертности кирпич за время удара не успеет значительно из­менить свою скорость и не будет до­полнительно давить на держащую его руку. Поэтому она не будет ощущать боли.

35. а) Поезд начал уменьшать ско­рость; б) увеличивать ее; в) сделал по­ворот.

36. При остановке лошади, двигаясь по инерции, всадник упадет вперед че­рез голову коня.

37. Свободный ход (движение маши­ны при неработающем двигателе) осно­ван на использовании свойства инерт­ности машины и тел, движущихся вмес­те с ней.

38. Камень и Земля, камень и воз­дух. Спутник и Земля, спутник и разре­женный воздух. Автомобиль и воздух, колеса автомобиля и полотно дороги. Парус и воздух, корпус лодки и вода.

39. Сила тяжести пропорциональна массе тела.

40. а) Рычажные весы дадут одина­ковые показания, хотя вес тела изме­нится (в такой же мере изменится и вес гири); б) вес тела определяется силой тяжести, которая зависит от массы тела и расстояния до центра Земли. Так как вес тел А и В одинаков, а тело В более удалено от центра Земли, то масса тела В больше массы тела А.

41. Герой повести никак не мог бы скользить по веревке к Земле, этому препятствовала бы сила притяжения его к Луне.

42. в) Можно; г) вертикальную — не­льзя, горизонтальную — можно.

43. а) 90°; б) 180°.

44. а) С помощью отвеса. б) (С помощью исправного уровня. - Ред.)

45. Свободная поверхность воды в океане, перпендикулярная направлению силы тяжести в каждой точке, повторя­ет шарообразную форму Земли.

46. (В состоянии свободного падения, т. е. в состоянию невесомости. —Ред.)

47. Чтобы при изготовлении можно было легко изменить массу гири, если возникнет такая необходимость при поверке ее по эталону. Обычно на этой пробке бюро контроля мер и весов ста­вит свое клеймо.

48. Одной из конструкций может быть следующая. По транспортеру Т сыпучее вещество поступает в бункер К (рис. 8), имеющий приставное дно АО, вращаю­щееся вокруг оси О. К АО приварен длин­ный стержень 0В, по которому может лег­ко скользить груз Р. Располагают груз Р так, чтобы он уравновешивал вес дна АО и сыпучего вещества, заполняющего бун­кер. В соответствующем месте закрепля­ют фиксатор С.

Когда вес сыпучего тела, заполня­ющего бункер, достигнет заданной ве­личины, дно АО открывается, а конец 0В поднимается, и груз Р соскальзы­вает к точке О. Содержимое бункера пересылается в вагон М. После этого груз Р снова смещают к фиксатору С и. т.д.

Настройка дозатора на определен­ный вес достигается перемещением фиксатора С на плече 0В коромысла весов полуавтомата.

49. Свободно падать.

50. Нет, так как масса тела при ма­лых скоростях не зависит от характера его движения.

51. Нулю.

52. При падении стакана наступает состояние невесомости, диск и магнит притягиваются друг к другу.

53. Когда доска свободно падает, наступает состояние невесомости. Стальная пластина АВ постепенно вы­прямляется, замыкает цепь в точке С, и лампочка загорается.

54. 1 Н.

55. Заменив автомобиль достаточно чувствительным динамометром, повто­ряют опыт. Показание прибора равно силе тяги автомобиля, если рука, дер­жащая динамометр, движет брусок рав­номерно с той же скоростью, с кото­рой его двигал автомобиль.

56. F,.

57. Сила тяжести и сила упругости равны 1 Н каждая.

58. а) Пружинные весы будут пока­зывать 1120 Н, а десятичные - 1050 Н;

б) пружинные весы будут показывать 1820 Н, а десятичные - 350 Н.

59. Когда прижимают мел к доске, создают большую силу трения, которая и отрывает частички мела, - возникает след на доске.

60. Чтобы увеличить силу трения скольжения подошв ног о ступеньки.

61. Сила тяги двигателя автомобиля и сумма сил сопротивления воздуха и трения подвижных частей машины.

62. Нет, так как действуют силы тре­ния и сопротивления воздуха, уменьша­ющие его скорость.

63. Fсопр ⁼ тд.

64. При «разведенной» пиле пропил имеет ширину, большую толщины по­лотна пилы. Этим уменьшается трение движущейся пилы о стенки пропила.

65. При разрезании ниткой возника­ет значительно меньшая сила трения, чем при разрезании ножом.

66. При вращении ведущей оси меж­ду колесами и грунтом возникает сила трения покоя, толкающая автомобиль. Чем больше ведущих осей, тем больше сила тяги, действующая на автомаши­ну.

67. Кроме требований гигиены инстру­мента, существенным является уменьше­ние силы трения иглы о кожу при уколе.

68. Шелковый шнур имеет более гладкую поверхность, значит, возника­ет меньшая сила трения.

69. Роса увеличивает массу стебля. По­этому при ударе косой он в меньшей сте­пени изгибается, и коса сразу срезает его.

Роса служит смазкой, что уменьша­ет силу трения, когда при обратном дви­жении коса скользит по траве.

70. Тело рыбы покрыто слизью. Эта смазка уменьшает силу трения, и рыба выскальзывает из рук.

71. Чтобы не увеличивать трение по­ручней о направляющие пластины, по которым они скользят.

72. Уменьшать вес электровоза не­выгодно, так как это уменьшит силу дав­ления на рельсы, а следовательно, и силу трения между ведущими колесами и рельсами, что уменьшит силу тяги элек­тровоза.

73. В кузов автомашины. Это увели­чит силу давления на задние (ведущие) колеса машины, а значит, увеличит сцеп­ление с полотном дороги. Если помес­тить груз на прицеп, возможна пробук­совка машины на мокрой скользкой дороге и на подъеме.

74. Так как возрастает сила давле­ния ремня на шкив.

75. Сила трения между тетрадями вверху меньше, чем внизу, так как мень­ше сила давления. Поэтому тетради, лежащие выше той, за которую потяну­ли, сдвинутся вместе с ней, а лежащие ниже останутся неподвижными.

76. На коньках — трение скольже­ния, на роликах — трение качения и небольшое скольжение.

77. Чтобы увеличить силу трения.

78. Потому что лист на рельсах уменьшает трение и может помешать торможению.

79. Устойчивость ходьбы человека определяется силой трения между подо­швой обуви и почвой. Поскольку сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле, то там при ходьбе возни­кает и малая сила трения.

(Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Во столько же раз там меньше (при прочих равных ус­ловиях) и сила трения, а сила мышц та­кая же, как и на Земле. Это все равно, что на Земле стать в шесть раз силь­нее. Ходьба сразу превратится в прыж­ки, и устойчивость потеряется. — Ред.)

80. На внешней — силы притяжения, на внутренней — силы отталкивания между молекулами.

81. Сила упругости есть сила оттал­кивания молекул вещества, из которо­го изготовлен стул.

82. Вода смачивает поверхность стеклянной палочки и по ней вытекает из чашки.

83. Вода смачивает стекло, ртуть — нет. Чтобы можно было отмерять ртуть каплями, пузырек должен быть из оло­ва, цинка, золота или других металлов.

84. Покрыть его пленкой, которую вода не смачивает.

85. Клей смачивает соединяемые поверхности, и этим обеспечивается прочность соединения.

86. Нет, так как будет происходить спаивание металла и материала фор­мы.

87. Крупинки золота, покрываясь жиром овчины, прилипают к ворсу, ко­торый также покрыт жиром.

88. Плотная бумага чернилами сма­чивается, но капилляры в ней заполне­ны другим веществом. Промокательная бумага имеет большое количество ка­пилляров, в которые проникают чер­нила, поэтому запись на ней получает­ся расплывчатой. Промасленная бума­га чернилами не смачивается, и они на ней собираются каплями.

89. Шелк влагой плохо смачивает­ся.

90. Будет, за счет влаги, которая поднимается по капиллярам почвы.

91. Мел — вещество пористое. Про­никающая по капиллярам вода вытес­няет из мела воздух.

92. Песчаный, так как в нем содер­жатся капилляры, по которым вода под­нимается из почвы на поверхность.

93. Кирпичный фундамент содержит капилляры, по которым вода из почвы проникала бы в стены здания. Слой толя преграждает воде путь вверх.

94. Можно. Из-за смачивания чер­нила растекутся по стенкам баллона ав­торучки и будут подаваться к перу по капилляру.

95. Потому что угольный порошок содержит тонкие капилляры, которые впитывают влагу, предохраняя сталь­ные изделия от порчи.

96. Да, по глубине следа на вспа­ханной земле.

97. Ощущение боли зависит от дав­ления, которое предмет производит на тело человека. Величина давления за­висит от площади, на которую действу­ет вес покупки. У бумажной ручки пло­щадь опоры больше, поэтому давление на ручку меньше, чем в первом случае.

98. При шитье возникает давление иглы на палец. Чтобы его уменьшить, увеличивают площадь опоры, помещая между пальцем и иглой наперсток.

99. Давление обратно пропорцио­нально площади опоры. В мягкой по­

душке голова делает удобную вмяти­ну, тяжесть головы приходится на боль­шую площадь. Вследствие этого ста­новится малым давление на подушку. Поэтому возникает малое давление на кожу головы, т. е. не возникает ощу­щение боли.

100. Да, если поверхность ложа точ­но соответствует форме тела челове­ка.

101. См. ответ на задачу 97.

102. Сила, с которой ветер действу­ет на крону дерева (при одинаковом давлении), зависит от площади ее поверхности. У живого дерева она больше. Поэтому буря свалит живое дерево раньше, чем сухое.

103. Зависит. При увеличении дав­ления внутри баллона уменьшается пло­щадь опоры колеса на дорогу, поэто­му давление трактора на дорогу воз­растает.

104. Чтобы расколоть лед, надо в определенном месте произвести на него большое давление. Чем больше вес ле­докола, тем большее давление он со­здает на лед.

105. У грузовых автомобилей тя­жесть в основном приходится на задние колеса. Чтобы не возникало большого давления их на грунт и они не погру­жались глубоко в почву, увеличивают площадь опоры задних колес, насажи­вая на ось дополнительные баллоны.

106. Шайба увеличивает площадь опоры. При этом уменьшается давле­ние на детали, скрепленные с помощью болта и гайки.

107. При опоре человека на доску или лестницу его тяжесть распределя­ется на большую площадь, и давление на кромку льда уменьшается.

108. Давление стен на фундамент (и на грунт) зависит от веса стены и прилегающей к ней части здания. Под действием веса здания происходит уп­лотнение (усадка) грунта. Если бы зда­ние строилось неравномерно по высо­те, то происходило бы неравномерное оседание грунта под ним. А это могло бы привести к авариям.

109. Плотина имеет огромный вес. При широком основании она будет про­изводить меньшее давление на грунт.

110. Для уменьшения площади ост­рия режущего инструмента, что увели­чивает давление на материал изделия и облегчает его обработку.

111. Новый напильник глубже вхо­дит в металл (так как у него меньшая площадь выступов насечки напильни­ка), тем самым возрастает скорость об­работки детали.

2