На чтение: ≈ 13 мин.В школьных курсах преподавания физики, химии, биологии, экологии, географии существует тесная взаимосвязь, но, как правило, каждый предмет обособлен, н нередко, рассказывая об одном и том же факте, явлении, учителя различных предметов просто дублируют друг друга, не раскрывают связи между предметами. Современное преподавание стремится к тому, чтобы тесная взаимосвязь между изучаемыми предметами была установлена.
Это дает возможность формировать у школьников целостность картины мира, показать многообразие свойств живой и неживой природы.
Мы предлагаем для этого специальные задачи, которые можно использовать как при объяснении новой темы, так и при закреплении материала. Цель данных задач – разнообразить урок, ввести в него элементы занимательности и познавательные моменты, а самое главное – повысить интерес к изучению физики, расширить кругозор школьников, побудить их к чтению дополнительной литературы. Задачи могут быть использованы на различных этапах урока: при проверке домашнего задания, при даче нового материала, при его закреплении, в качестве коротких сообщений по теме.
Механика. Кинематика
Это явление в России происходит сравнительно редко, а в США торнадо возникает до 640 раз в год. Особенно часто их наблюдают на равнинах штатов Техас, Оклахома, Канзас и Небраска. Живущие там люди имеют в своих домах укрытия, защищающие их от проносящегося смерча. Образуются смерчи на равнинах Северной Америки, когда небольшие области разреженного воздуха очень быстро поднимаются вверх и создают огромные воздушные вихревые “трубы”, которые скачком перемещаются по поверхности Земли. Все, что попадается на их пути, они всасывают в себя. При вращении воздуха со скоростью 100 м/с создается воздушная воронка диаметром не менее 200 м с разреженным внутри ее воздухом. Центробежные силы отгоняют к краям воронки тяжелые капли воды и града и создают стенки толщиной 10-20 м. В нашей стране смерч в 1984 г. обрушился на Ивановскую и Костромскую области. Он произвел невероятные разрушения, раскидывал постройки, как спички, ломал вековые деревья, погнул рельсы железной дороги. Диаметр этого смерча достигал 2 км.
Задача. По данным, приведенным выше, вычислите центростремительное ускорение, период вращения торнадо и смерча, а также угловую скорость.
Африканские страусы считаются самыми крупными современными птицами. Взрослые самцы достигают высоты 260-275 см. Их масса в среднем 50 кг, у наиболее крупных особей – до 90 кг. Характерной особенностью африканских страусов является наличие на ногах всего двух пальцев, что, впрочем, не мешает им очень быстро бегать. На бегу длина шага этих птиц равна 2-3 м.
Задача. Определите, за какое время африканский страус пробежит стометровку, если его скорость 80 км/ч?
Иногда птицам приходится без остановки лететь над морем и горами. Так, преодолевая Северное и Средиземное моря, летят они без отдыха 600-700 километров. Около тысячи километров безостановочно пролетают птицы, пересекающие Мексиканский залив. Наибольший “беспосадочный” перелет в 3300 км совершают кроншнеп и ржанка, летящие на зиму с Северо-Американского материка на Гавайские острова.
Задача. Средняя скорость перелетных птиц – 50 км/ч. Определите время беспосадочных перелетов птиц.
Одной из самых быстролетных птиц считается иглохвостый стриж, летящий со скоростью до 50 м/с. Но и это еще не предел. Пикируя на добычу, сокол-сапсан мчится со скоростью около 0,1 км/с. Альбатросы могут лететь (при попутном ветре) со скоростью 100 км/ч, ласточки достигают скорости 120000 м/ч.
Задача. Сравните скорости приведенных выше птиц.
Пчеле нужно посетить 10-12 миллионов медоносных цветков и пролететь в среднем 8-10 тысяч километров. Таким образом, чтобы собрать один килограмм меда, пчеле необходимо пролететь около 500 тысяч километров. Но одна пчела при своей короткой жизни вряд ли успеет собрать такое количество меда. Она собирает в среднем 100-150 граммов этого ценного продукта. Скорость свободной от ноши пчелы составляет около 65 км/ч. Нагруженная на 3/4 своего веса пчела летит почти вдвое медленнее.
Задача. Во сколько раз время полета свободной пчелы до цветка больше, чем время возвращения в улей, но уже с ношей? Как при этом отличаются кинетические энергии свободной пчелы и пчелы с ношей?
В первой половине ХХ века пассажирские суда ежегодно перевозили только между Европой и Северной Америкой 2-3 млн. пассажиров. Самые комфортабельные и быстроходные пассажирские лайнеры, настоящие плавучие дворцы – “Нормандия” и “Франс” (Франция), “Куин Мэри” и “Куин Элизабет” (Великобритания), “Юнайтед Стейтс” (США), “Микеланджело” (Италия) – соревновались между собой за традиционный приз “Голубая лента Атлантики”, учрежденный еще в ХIХ веке и присуждавшийся судну, пересекшему Атлантику в рекордно короткие сроки. Последним владел этим призом лайнер “Юнайтед Стейтс”, пересекший океан за трое суток 10 часов 40 минут. В наши дни трансатлантические гонки пассажирских лайнеров уже не проводятся. В перевозках пассажиров из-за конкуренции воздушного транспорта роль Атлантического океана в последнее время резко снизилась.
Задача. С какой средней скоростью двигался “Юнайтед Стейтс” пересекая Атлантический океан?
Первые сверхзвуковые пассажирские лайнеры (англо-французский “Конкорд” и советский Ту-144) были созданы еще в 70-х годах, но по разным причинам вскоре их сняли с эксплуатации. Однако в середине 90-х годов они снова стали совершать экспериментальные полеты. В 1995 году “Конкорд” в рекламных целях осуществил кругосветный перелет по маршруту Нью-Йорк – Нью-Йорк, покрыв (с шестью посадками) расстояние в 40717 км. Этот перелет занял 31 час 27 минут 40 секунд. Расстояние от Лондона до Нью-Йорка “Конкорд” преодолевает за 3 часа 40 минут. В России проводятся летные испытания Ту-144 и на его основе создается самолет Ту-244 с крейсерской скоростью 2300-2500 км в час.
Составьте по данным задачу и решите ее.
Мировой рекорд скорости поезда принадлежит Франции. Здесь в 1955 году была достигнута скорость 331 км в час, в 1981 году – 380 км в час, а в конце 80-х годов – 515 км в час! Однако это рекордные показатели. Обычно поезда-экспрессы развивают скорость 200-300 км в час. Лишь самый быстрый поезд в мире на линии Париж – Бордо перевозит пассажиров со скоростью 350 км в час.
Задача. За какое время самый быстрый поезд преодолеет расстояние от Парижа до Бордо?
Глубина Марианской впадины – 11022 м. Это самое глубокое место Мирового океана.
Задача. Если бы в Марианскую впадину можно было спуститься на лифте, сколько для этого понадобилось бы времени?
Рыбы необычайно разнообразны. Насчитывают тысячи биологических видов рыб, которые различаются условиями обитания и образом жизни, а следовательно, размерами и гидродинамическими качествами. Максимальная длина взрослых рыб у разных видов изменяется от 0,2 до 3, иногда до 5 м, но существуют китовидные акулы, длина которых достигает 20 м. В широких пределах изменяется также максимальная скорость движения рыб разных видов, обычно она порядка 2-12 м/с, однако может достигать и 20 м/с.
Задача. Зависит ли скорость движения рыбы от длины тела?
В 1953 году на главном здании Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова были установлены самые большие башенные часы. Девятиметровый циферблат виден издалека.
Задача. Определите линейную и угловую скорость минутной стрелки этих часов.
Некоторые рекорды достигаются длительной тренировкой. Как пишет западногерманский журнал “Штерн”, некий Эрден Чэмпен из США в 1980 году бросил виноградину на расстояние 97,43 метра и точно попал в рот своему партнеру.
Задача. С какой скоростью необходимо было запустить эту виноградину под углом 45 градусов к горизонту? На какую максимальную высоту она поднялась? Силы сопротивления отсутствуют.
Самым воинственным растением является “бешеный огурец”. В диком виде этот артиллерист часто встречается в Крыму. От обычного его можно отличить по щетинкам, покрывающим его поверхность. И листья, и плод, и цветки – как у обычного огурца. В “бешенство” он приходит, когда полностью созревает. Происходит это внезапно и может серьезно испугать человека или животное. Огурец с треском отрывается от своей ножки, подпрыгивает, вертится волчком. А из отверстия, где только что была ножка плода, бьет на 6-8 метров струя липкого сока, смешанного с семенами. Оказывается, пока плод зреет, внутри него накапливаются газы. К моменту созревания их давление в его полости достигает трех атмосфер!
Задача. С какой скоростью должна вырываться струя сока с семенами, чтобы достичь указанной выше высоты? Как при этом изменяется энергия семян?
Французские исследователи использовали радиомаяк для определения дальности и скорости перелета альбатроса. Выяснилось, что за 33 дня птица покрыла расстояние в 15200 км.
Задача. Определите среднюю скорость движения альбатроса при этом перелете.
У кенгуру большие крепкие задние ноги. Поэтому это животное перемещается прыжками, при этом равновесие удерживается с помощью жесткого хвоста. Самый длинный прыжок кенгуру, зарегистрированный учеными, составляет 13 м 63 см. Рекордный прыжок в высоту равен 3 м 20 см.
Задача. С какой скоростью кенгуру должен отрываться от земли, чтобы достигнуть максимальной высоты? С какой скоростью должен прыгать кенгуру, чтобы преодолеть расстояние 13 м 63 см (примите, что кенгуру совершает прыжок под углом 30 градусов к горизонту)?
Андрей СЕМКЕ,
учитель физики школы N 11
Ейск,
Краснодарский край
Выбор читателей
Комментарии