V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Задачи по физике на основе литературных сюжетов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Яцук А.А. 1

---

1МКОУ Нижнекарачанская СОШ

Беликов А.Н. 1

---

1МКОУ Нижнекарачанская СОШ

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность работы. В различных литературных произведениях (мифах, сказках, романах и даже в стихотворениях) можно встретить описание физических явлений или процессов. Довольно часто описываемые события не корректно трактуются с точки зрения физики.

Поэтому мне стало интересным при чтении художественных произведений подметить такую «литературную не корректность» и попытаться «опровергнуть» автора, составив и решив задачу по физике.

Задачи с художественным содержанием представляют возможности для моделирования ситуаций, помогают глубже понять окружающий мир, формируют абстрактное мышление, развивают образное и логическое мышление, позволяют выйти за границы учебника.

Особую роль в изучении физики выполняют экспериментальные задачи, ведь в определении истины не обойтись без эксперимента. Общеизвестно, что теория без эксперимента мертва. Решение экспериментальных задач позволяет доказать научные факты и отделить их от псевдонаучных, вырабатывает критическое отношение к любой информации.

Решение задач на основе литературных сюжетов позволяет глубже узнать и еще больше полюбить такую интересную науку, как физика.

Цель работы: решение составленных задач по физике на основе отрывков из литературных произведений.

Объектом исследования: являются отрывки из литературных произведений, описывающие физические явления.

Предмет: физические задачи на основе отрывков из литературных произведений.

Задачи работы:

1.Сделать анализ прочитанных литературных произведений по проблеме работы.

2.Составить и решить задачи по отрывкам из литературных произведений, для проверки физических понятий и законов.

3.. Исследовать развитие познавательного интереса школьников при решении данных задач.

Гипотеза исследования: задачи, разработанные на основе литературных произведений, способствуют повышению мотивации у школьников к учебе.

Методы исследования:

• чтение и анализ научной и художественной литературы по данной теме ;
• моделирование задач на основе сюжетов из художественных произведений;
• анкетирование учащихся школы по проблеме познавательного интереса к изучению физики, при решении задач составленных на основе художественных произведений;
• количественный и качественный анализ полученных результатов.

Глава I. Взаимосвязь физики и художественной литературы.

1.1. .Роль произведений научной фантастики в развитии физики.

Я люблю читать научную фантастику. Эти произведения, не только интересны мне с литературно-художественной точки зрения, но и помогают в объяснении научных взглядов определенной эпохи. Классические примеры такого рода можно найти, в произведениях Г. Уэллса, Ж. Верна. Например: Ж.Верн - «С Земли на Луну» - способ полета на Луну, Г. Уэллс – «Рассказ о XX веке» - постройка «перпетуум - мобиле или вечного двигателя».

Можно привести примеры произведений фантастики, в которых описаны устройства, технические возможности которых воплощены в современных достижениях техники. К их числу относятся, подводная лодка («20000 лье под водой» Ж.Верна), лазер («Гиперболоид инженера Гарина» А.Н. Толстого, «Война миров» Г. Уэллса, «Звездные ко­рабли» И.А. Ефремова и другие), космические аппараты, голография и прочее. Это свидетельствует не только о силе научного предвидения авторов, но и о воз­можности научного прогнозирования, учета тенденций науч­ного прогресса вообще.

Например, при изучении темы « «Вес тела, движущегося с ускорением» - отрывок из повести А.Н. Толстого «Аэлита» с описанием перегрузки при взлете.

Общеизвестны примеры влияния книг на жизнь ряда крупнейших ученых. Циолковский писал, что стремление к космическим путешествиям было заложено в нем "известным фантазером" Жюлем Верном.

Романы Обручева "Плутония" и "Земля Санникова" вошли в золотой фонд нашей фантастической литературы. В "Грезах о Земле и небе" Циолковский нарисовал фантастические картины жизни на астероидах. На страницах его научных сочинений формулы и математические выкладки чередуются описаниями, которые представляют собой по существу научно-фантастический очерк.

Даже краткий обзор показывает, что в научной фантастике есть, области где произведений много, а есть где мало описанные. Тяга писателей к космическим темам понятна. Они открывают наиболее широкий простор для фантазии, позволяют разворачивать необычайные приключения, обходясь зачастую без шаблонного детектива. Можно назвать в то же время ряд тем, почти совершенно не разработанных фантастами. По существу даже такое величайшее достижение современности, как ядерная энергетика, осталось в стороне от внимания писателей. Полупроводниковая техника, радиоэлектроника, кибернетика, перспективы развития химии, биологии и медицины, сельское хозяйство будущего, возможности, которые открывают новые отрасли знания, появившиеся на "стыках" различных наук, новые средства научных исследований, новые представления о свойствах материи, времени и пространстве, о природе тяготения - все эти темы еще ждут своего воплощения в научно-фантастической литературе.

Таким образом, в произведениях научной фантастики отражены многие научные предположения и гипотезы. Поэтому помимо художественной ценности, сюжеты из литературных произведений представляют собой хороший иллюстративный материал.

Мне было очень интересно прочитать многие из этих произведений и проанализировать их содержание с точки зрения развития современной науки и техники.

1.2 Использования литературных сюжетов для иллюстрации физических явлений

Проанализировав ряд научных статей [1, 5, 6, 13, 15, 17], я установил, что большую помощь в обучении физике оказывает её связь с литературой, использование сведений из истории. Наука и искусство по-разному отражают понимание природы и ее законов. Язык науки – понятия, формулы, законы. Язык искусства – образы. Художественные образы вызывают в сознании людей стойкие, яркие, эмоционально окрашенные представления, которые, дополняют содержание понятий физики, формируют собственное отношение к действительности, к изучаемому материалу.

Формулы, соотношения, зависимости могут быть красивы, но это нужно уметь понять, тогда учеба вместо необходимости может стать трудным, но приятным делом. В художественных произведениях часто встречаются описание картин физических явлений, описания различных технических процессов, конструкций, материалов, сведений об ученых.

Лях В.П. [5] выделяет следующие возможности использования литературных материалов с целью иллюстрации физических процессов:

1. В качестве эпиграфа.

2. Для описания явлений, которые сложно воспроизвести в кабинете физики.

3. Для создания проблемной ситуации.

4. Как иллюстрация истории открытий физики.

5. Как источник для создания оригинальных физических задач.

6. Иллюстрация работы физических приборов.

7. Сочинения по заданной теме.

8. Материалы к физическим викторинам, вечерам и другим внеурочным мероприятиям.

В ходе их проведения можно широко использовать различные фрагменты литературных произведений.

Средством повышения интереса к изучению физики является использование сведений о литературных интересах и увлечениях ученых-физиков, а также об отношении представителей литературы к событиям и деятелям научно-технического прогресса. А.С.Пушкин живо интересовался развитием железнодорожного транспорта в России, высказал несколько идей по узким специальным вопросам.

Интересные примеры есть в произведениях Н. Носова для уроков в 7 классе (полет на воздушном шаре и другие).

М.В. Ломоносов, литературное дарование которого общеизвестно, писал о северном сиянии.

В Севастопольских рассказах Л.Н. Толстого, в книге Джером К. Джерома «Трое в лодке, не считая собаки» находим примеры диффузии. Известный ученый Б. Франклин, введший в науку термины «разряд», «батарея», «обмотка», «проводник», «конденсатор», изобретатель молниеотвода .Он в тоже время был популярнейшим писателем Америки. Английский ученый, создатель классической электродинамики Д. Максвелл писал и изредка публиковал под псевдонимом свои стихи, вот одно из них.

«Наш мир, может, несколько страшен.

А жизнь наша – без толку труд.

Все ж буду работать, отважен,

Пускай меня глупым зовут».

Глава II. Использование литературных произведений для составления задач по физике

2.1. Решение задач на основе литературного материала

В художественных произведениях авторы нередко отражают картины физических явлений природы, описания различных технических процессов, конструкций, материалов, повествуют об открытиях ученых. Подобное сравнение позволяет проводить критическую оценку правильности полученных ответов при сравнении с реальностью.

Мною сделана подборка литературных фрагментов с физическим содержанием. При подборе материала учитывалась его связь с конкретными вопросами физики. К исходным текстам сформулированы вопросы по физике. Итак, рассмотрим некоторые задачи, составленные на основе литературных сюжетов. Подбор литературных материалов представляет собой длительную, индивидуальную работу. Приведу несколько примеров.

2.1.1. Плотность вещества.

Сказка Шарля Перро«Золушка»

Я решил подсчитать массу хрустальных туфель. Определил объем туфельки использую сосуд с водой и мензурку.

Дано: Решение:

v=300см³ m=ρ×v m=2,7×300=810г

ρ=2,7г/см³ Мы получили массу одной туфельки. Бедная Золушка.

m-?

«Калевала» карело-финский эпос, там тоже говорится о золоте. Илмаринен выковал себе жену из серебра и золота.

Дано: Решение:

m=50кг Предположим, что v₁=v₂.Тогда ρ=( ρ₁+ ρ₂)/2.

ρ₁=19300кг/м³ ρ=(19300+10500)/2=14900кг/м³

ρ₂=10500кг/м³ Объём жены с нормальной плотностью v=m/ρ

ρ₃=1070кг/м³ v=50/1070=0,047м³

m-? m= ρ×v Масса жены из золота и серебра m=0,047×14900=700,3кг Тяжеловато ей будет ходить по земле.

Русская народная сказка «курочка Ряба».

Задача: Какую массу имело бы обыкновенное куриное яйцо, будь оно полностью золотым? Объем яйца определил экспериментально.

Дано: Решение:

V₁=300см³ v=v₂-v₁

V₂=350см³ m= ρ×v m=19,3×(350-300)=965 г.

ρ= 19,3г/см³ m= ρ×( v₂-v₁)

m-? Ответ: m=965г.

2.1.2. Сила Архимеда.

Читая «Сказку о царе Салтане» А. С. Пушкина, мне было интересно как царица с ребёнком не утонули в бочке?

Задача. Определить вес воды в объеме бочки полностью погруженной в воду.

Дано: Решение:

V=300л=0,3м³ Будем считать, что бочка полностью погружена в воду.

ρ =1030кг/м³ Тогда P=F_A= ρVg

P-? P=1030 ×0,3×9,8 ≈ 3028,2 Н

Масса царицы и сына вместе с бочкой, даже если бочка дубовая, не больше 200 кг, а значит, их вес около 2000 Н, то есть, бочка будет на 2/3 объема в воде. Так что Пушкин не ошибся, вполне они могли благополучно добраться до берега

Н.А. Некрасов «Дедушка Мазай и зайцы»

Задача: Оценить, при каком минимальном объёме бревна зайцы могли бы на нём плыть.

Дано: Решение:

m=5кг Р₁- вес 10 зайцев , Р₂ – вес бревна

ρ_д=800 кг/м³ По условию плавания тел Р₁+Р₂= ρ_в ×g×V

ρ_в=1000кг/м³ тогда n×m₁ ×g +m₂ ×g = ρ_в g×V

n=10 10×m₁ ×g + ρ_д ×g×V = ρ_в ×g×V =>

v-? 10×m₁ ×g = ρ_в×g×V - ρ_д×g×V =>

10×m₁ ×g = V×(ρ_в×g - ρ_д×g) => V= 10×m₁ ×g / (ρ_в×g - ρ_д×g).

Вычислим минимальный объём бревна

V= 10^×5×9,8 / (1000×9,8-800×9,8) = 0,25 м³

Ответ: V= 0,25 м³

2.1.3.Сила

Рассказ О′ Генри «Поросячья этика».

Задача: С какой силой должен был ударить поросенка герой рассказа, чтобы описанный случай произошел в действительности?

Дано: Решение: Массу поросенка примем равной 10 кг,

m=10 кг а продолжительность удара 0,05 секунды.

t=0,05 с Импульс тела m×v Импульс силы F×t

v=330 м/с F×t=m×v-второй закон Ньютона

F=? F=m×v/t

F=10×330/0,05=66000Н

Ответ: F =66 000 Н.

Сделаем сравнение:

Джоан Кэтлин Ролинг «Гарри Поттер и узник Азкабана».

Задача: Во сколько раз должен увеличиться объем тетушки, чтобы наблюдалось такое удивительное явление?

Дано: Решение:

m=80 кг Определим объем тётушки в нормальном состоянии.

ρ=1070 кг/м³ V₁= m /ρ V₁=80/1070=0,074м³

ρ_в=1,29 кг/м³ Согласно закону Архимеда m×g = ρ_в ×g×V

V=m/ρ_в V=80/1,29=62,016м³

v/v₁-? V/V₁=62,016/0,074=838,05 раз

Ответ: V/V₁=838,05 раз

Дж.К.Джером «Трое в лодке, не считая собаки».

Задача: Какова скорость порыва «сырного» ветра, который валил с ног человека? Подсказка к задаче: 1 л.с. = 735,5 Вт 1 миля = 1609,344 м

Дано: Решение: S=3×1609,344=4828

S=3мили N=200×735,5=147100Вт

N=200л.с. N=F×v v=N/F

F=5000Н v=147100/5000=29,42м/с

v-? Ответ: v=29,42 м/с

Шкала Бофорта

2.2. Анкетирование учеников по вопросу использования задач с литературным содержанием

В процессе работы было проведено анкетирование учащихся школы. Ученикам 7-9 классов была предложена анкета, на которую предлагалось ответить «да», или «нет». Результаты анкетирования в таблице.

Анкета для учащихся

Результаты этой анкеты показали, что подобные задачи и на уроках и в качестве домашнего задания представляют большой интерес. При этом 65 % анкетируемых ответили, что им понравилось решать такие задачи. 10 % ответили неоднозначно, фразами «не знаю», «наверное». На основе этих результатов можно сделать вывод, что решение сюжетных задач вызывают интерес у учеников. 25% учащихся также попробовали сами составить и решить задачу по отрывкам из литературы.

Заключение.

Для меня оказался интересным приём, заключающийся в том, что с точки зрения физики оценивать и разбирать достоверность и правильность описания в литературе тех или иных физических явлений.

На основе методических рекомендаций по разработке таких задач, мы предлагаем свои собственные задачи, составленные по сюжетам известных произведений.

Наблюдая за своими одноклассниками, могу отметить, что часто у них отсутствует интерес к физике. Может быть оттого, что «сухие» формулы и законы не вызывают никаких эмоций, мотивации к учёбе.

Формулы, соотношения, зависимости могут быть красивы, но это нужно уметь почувствовать, тогда учеба вместо суровой необходимости может стать трудным, но приятным делом. В художественных произведениях нередки картины физических явлений в природе, описания различных технических процессов, конструкций, материалов, сведений об ученых.

Особенно интересными для меня являются произведения научной фантастики. В научной фантастике отражены многие научные предположения и гипотезы. Особое видение мира, владение словом и умение обобщать позволяет писателям добиваться в своих произведениях удивительно точных, легко представимых описаний.

В нашем проекте было выяснено, что учащимся нравиться решать такие задачи, они находят их интересными, занимательными.

Таким образом, сюжетные задачи по физике, составленные на основе художественных произведений, побуждают к активной умственной деятельности и являются отличным средством формирования познавательного интереса к физике.

Гипотеза, поставленная в начале исследования, подтвердилась.

Подборка задач на основе литературных сюжетов – кропотливая, но интересная работа, которую я хочу продолжить.

Литература:

1. Балуев О. В. Использование занимательных материалов для развития познавательных интересов учащихся на уроках физики в ходе изучения темы «Тепловые явления» 8 класса [Электронный ресурс] / О. В. Балуев, П. В. Скулов // Режим доступа: http://referatiya.ru/.
2. Власова К.Н. Мир научной фантастики на уроках физики. - М.: Изд-во Академии педагогических наук РСФСР, 1963.
3. Коршунова О. В. Малыш и Карлсон в гостях у физики [Текст] / О. В. Коршунова // Физика: еженед. прилож. к газете « 1сентября». – 2004. – № 48.
4. Кузьмичева А. А. Физические сказки [Текст] / А. А. Кузьмичева // Физика: еженед. прилож. к газете « 1сентября». – 2008. – № 4. – С. 24 – 25.
5. Лях В.П.Использование литературных материалов при обучении физике(http://vpl54.narod.ru/index.html).
6. Машарова В. А. Познавательный интерес школьников с позиции современности [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.emissia.org/.
7. Новые достижениятехники и советская научно-фантастическая литература.http://student.km.ru/ref.
8. Остер Г. "Физика, задачник. - М.: "Росмэн", 1997.
9. Перельман Я.И. Занимательная физика. — М.: АСТ, 2005. — 473 с.
10. Петрухин В. И. Качественные задачи на основе поэтических и научно-популярных текстов [Текст] / В. И. Петрухин // Физика в школе. – Школа-Пресс 1, 2004. – № 3. – 58 с.
11. Семке А. И. Нестандартные задачи по физике. Для классов гуманитарного профиля [Текст] / А. И. Семке. – Ярославль: Академия развития, 2007. – 256 с.
12. Тихомирова С.А. Дидактический материал по физике: Физика в художественной литературе: 7-11 класс – М.: Просвещение, 1996.
13. Тихомирова С.А. Мир физики в художественной литературе. – М.: Школа-Пресс, 1997.
14. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе.- М.: Просвещение, 1972. - 240 с.
15. Усольцев А.П. Задачи по физике на основе литературных сюжетов. – Екатеринбург: У-Фактория, 2003.-239 с.
16. Физика в произведении М.Булгакова "Мастер и Маргарита". [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://school.websib.ru/202/phisics/pages/master.html
17. Физика в литературе. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://physics03.narod.ru/Interes/litra.htm.

Практическая часть задачи по сюжету сказки «Золушка»