Сборник контекстных задач по методике обучения физике. Учебное пособие для студентов педагогических вузов

Раздел 2

2.4.4.Квантовые свойства света

1.Какое из следующих утверждений о свете является, на ваш взгляд, наиболее верным: «свет – это электромагнитные волны», «свет – это поток частиц – фотонов», «свет – это и электромагнитные волны, и поток фотонов одновременно», «свет – это ни электромагнитные волны, ни поток фотонов», «свет – это

ито, и другое, ни то, ни другое одновременно»?

2.Предложите вопросы для организации диспута учащихся о том, что представляет собой свет – электромагнитные волны или поток частиц – фотонов.

3.Какую роль может сыграть изучение квантовых свойств света в развитии представлений учащихся о современной научной картине мира?

4.С чего целесообразно начинать изучение квантовых свойств света? Предложите возможные варианты структуры темы «Световые кванты».

5.Какие явления рассматриваются в разных УМК как экспериментальное обоснование квантовых свойств света?

6.Считаете ли вы целесообразным рассматривать с учащимися характер теплового излучение? Приведите аргументы «за»

и«против».

7.Является ли верным следующее утверждение: «Макс Планк выдвинул гипотезу о том, что свет излучается и поглощается порциями – световыми квантами»? Разработайте фрагмент урока, в котором вы объясняете учащимся, в чем заключалась гипотеза Планка.

8.Разработайте варианты сценария урока по теме «Законы фотоэффекта», используя теоретический, экспериментальный или исторический подход к их изучению с учащимися.

9.Разработайте сценарий урока по изучению уравнения Эйнштейна в классах физико-математического профиля. Подберите электронные образовательные ресурсы для сопровождения этого урока.

10.Разработайте систему задач по теме «Световые кванты». Какие основные трудности могут встретиться у учащихся при решении задач по этой теме. Предложите способы преодоления этих трудностей.

11.Проанализируйте существующие электронные образовательные ресурсы и видеофильмы по теме «Световые кванты». Предложите способы их применения в учебном процессе.

51

Часть I

12.Разработайте сценарий урока по теме «Корпускулярноволновой дуализм свойств света».

13.Покажите взаимосвязь материи и движения на примере а) существования фотона; б) распространения электромагнитной волны. Как вы понимаете слова о единстве видов материи – вещества и поля?

14.Как бы вы отнеслись к сообщению о том, что открыт новый вид материи, отличный от вещества и от поля? Ответ поясните.

15.Разработайте сценарий урока с обсуждением следующего вопроса: «Могло ли случиться так, что в истории науки победила бы одна из концепций о свете – волновая или корпускулярная?».

2.4.5. Физика атома и атомного ядра. Элементарные частицы

1.Составьте структурно-логические схемы по темам «Строение атома» и «Строение атомного ядра» В чем принципиальное различие этих схем?

2.Предложите структуру учебного материала по теории Бора, доступную для изучения учащимся средней (полной) школы.

3.Какие постулаты Бора целесообразно изучать с учащимися средней (полной) школы? Проанализируйте различные УМК по физике (для базового и профильного уровней) с точки зрения рассмотрения в них постулатов Бора. Какие из сформулированных Нильсом Бором постулатов не вошли в школьный курс физики, формулировки каких постулатов претерпели изменение? Как вы думаете, с чем это связано?

4.Предложите способы изучения с учащимися экспериментальных оснований теории строения атома по Бору.

5.Предложите способы изучения с учащимися экспериментальных подтверждений теории строения атома по Бору.

6.В системе постулатов теории строения атома, сформулированных Бором, есть постулат, который говорит о том, что движение электрона на стационарной орбите подчиняется законам классической физики, а переход электрона с одной орбиты на другую не подчиняется этим законам. Какую роль может сыграть знание этого постулата при решении учащимися задач

остроении атома?

52

Раздел 2

7.Рассмотрите различные варианты изучения излучений

испектров при формировании знаний учащихся о строении ­атома.

8.Составьте единый план изучения различных видов электромагнитных излучений.

9.Составьте таблицу, обобщающую знания учащихся о различных моделях строения атома в курсе физики общеобразовательной школы.

10.Какие модели строения ядра рассматриваются в различных УМК для основной и средней (полной) школы? Какие модели строения ядра не нашли отражение в известных вам УМК? Составьте таблицу о моделях строения атомного ядра, изучающихся в общеобразовательной школе.

11.Сопоставьте составленные вами таблицы моделей строения атома и атомного ядра, полученные при выполнении предыдущих двух заданий. В чем принципиальное отличие в этих таблицах?

12.Проследите, как развиваются знания учащихся о таких физических величинах, как энергия и импульс, при изучении процессов поглощения и испускания энергии атомом.

13.Разработайте систему электронных образовательных ресурсов для изучения строения атома и атомного ядра в курсе физики профильного уровня.

14.Разработайте сценарий урока по изучению опыта Резерфорда в классах физико-математического профиля. Разработайте необходимые дидактические материалы к уроку, подберите электронные образовательные ресурсы.

15.Раскройте возможности реализации межпредметных связей физики и химии при изучении физики атома.

16.Что бы вы ответили вашему собеседнику, если бы он сказал: «Представления человека об атомах резко менялись. Сначала думали, что атом – твердый неделимый шарик, затем – положительно заряженный шар с отрицательными зарядами, включенными в него. Потом были созданы планетарная модель атома и модель атома по Бору. В квантовой механике атом больше похож на причудливое облако электронов вокруг крошечного ядра. По-моему, все это говорит о том, что человек ничего истинного об атоме не знает. Каждое новое знание ведь целиком отрицает предыдущее. И конца этому процессу не видно»? Пред-

53

Часть I

ложите варианты организации дискуссии учащихся на основе этого утверждения.

17.Изменение числа нуклонов в ядре приводит к появлению нового изотопа или атома нового элемента. К каким изменениям приводит изменение числа электронов вокруг ядра? Какая философская закономерность проявляется в этих примерах?

18.Раскройте мировоззренческое значения изучения строения атома и атомного ядра.

19.Предложите сценарий урока по изучению корпускуляр- но-волнового дуализма света и частиц вещества. Рассмотрите возможность организации дискуссии учащихся на этом уроке.

20.Каково образовательное и мировоззренческое значение изучения соотношений неопределенностей Гейзенберга в школьном курсе физики?

21.Проанализируйте способы формирования знаний о соотношении неопределенностей Гейзенберга в различных УМК по физике.

22.Какие вопросы, основанные на применении соотношений неопределенностей Гейзенберга, целесообразно включить

всодержание учебного материала для классов физико-математи- ческого профиля?

23.Предложите различные классификации радиоактивных превращений и ядерных реакций. Рассмотрите подходы к их включению в учебный процесс.

24.Разработайте систему заданий для учащихся классов физико-математического профиля о ядерных реакциях.

25.Разработайте сценарий зачетного урока о строении атомного ядра при изучении физики на профильном уровне. Предусмотрите в этом уроке использование учебного физического эксперимента.

26.Какое из фундаментальных взаимодействий ответственно за: а) излучение и поглощение света атомом; б) альфа-распад ядра; в) бета-распад ядра; г) гамма-излучение?

27.В чем, на ваш взгляд, состоит принципиальное отличие процессов в микромире от процессов в макромире? Например, отличие процесса излучения света атомом или испускания альфа-частицы ядром от механического движения. Предложите сценарий урока по изучению этого вопроса в классах гуманитарного профиля.

54

Раздел 2

28.Проанализируйте главы учебников в рамках различных УМК по физике, посвященные физике элементарных частиц

иастрофизике. Как решается в современной физической науке вопрос о взаимосвязи физики микро- и мегамира?

29.Какие модели обсуждают авторы различных УМК для средней (полной) школы при рассмотрении свойств элементарных частиц?

30.Как развиваются знания учащихся о законах сохранения при изучении атома, атомного ядра и элементарных частиц?

31.Проследите развитие представлений учащихся о веществе и поле как видах материи в теме «Строение атома и атомного ядра. Элементарные частицы».

32. Предложите различные виды систематизирующей

иобобщающей таблицы о фундаментальных взаимодействиях для учащихся классов гуманитарного, естественнонаучного

ифизико-математического профилей.

55

Часть II.

Задания с выбором ответа

Раздел 1.

Механика

Тема «Основы кинематики»

1.Какие величины в классической механике относительны (зависят от выбора системы отсчета), какие абсолютны (не зависят от выбора системы отсчета)?

(1)скорость, перемещение – относительны, а время, длина абсолютны;

(2)скорость, перемещение, координата – относительны,

авремя, длина, относительная скорость, ускорение абсолютны;

(3)скорость, перемещение – относительны, а ускорение – абсолютно.

2.Какие слова следует исключить из определения «Механическим движением называется изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени»?

(1)в пространстве;

(2)механическим;

(3)относительно других тел;

(4)с течением времени;

(5)все следует оставить.

3.Известно определение скорости равномерного движения. Что отражает это определение?

(1)причинно-следственные связи между s, v, t;

(2)пространственно-временное существование и движе-

ние тел;

(3)изменение v при изменение s и t;

(4)другой ответ.

56

Раздел 1

4.Что дает нам право исследовать движение материальных точек, ведь таких объектов в природе нет?

(1)если тело имеет малые размеры по сравнению с его перемещением и движется поступательно, то его можно считать материальной точкой;

(2)при определенных условиях все тела можно считать материальными точками;

(3)никакие строгие расчеты не возможны для материальных точек, потому что таких объектов нет;

(4)совпадение теоретических расчетов на основе модели материальной точки с данными эксперимента и практики в целом.

5.Заполните пропуски в высказывании об опытах Галилея по изучению свободного падения: «Галилей для экспериментальной проверки утверждения о независимости скорости падающего тела от его веса взял...и бросил их.... ...тела упали одновременно».

(1)пушечное ядро и мушкетную пулю ... с высоты примерно 60 м. Оба...;

(2)дробинку, кусочек пробки и перышко ... в трубке с откачанным воздухом. Три...;

(3)тела разной массы... с Пизанской башни. Все....

6.Кто из ученых впервые предложил под ускорением понимать величину, показывающую, как скорость изменяется с течение времени?

(1)Аристотель.

(2)Галилей,

(3)Ньютон,

(4)Гюйгенс.

7.Какие из перечисленных динамических характеристик не зависят, а какие зависят от выбора системы отсчета?

(1)F – не зависит, m – зависит, p – зависит;

(2)F – не зависит, m – не зависит, p – зависит;

(3)F – зависит, m – не зависит, p – зависит.

8.Существует ли отличие понятий инерции и инертности? Если да, то в чем оно состоит?

(1)да, инерция это физическое явление, а инертность свойство, которое обнаруживается в данном явлении;

(2)нет;

(3)да, инерция – это явление, возникающее, когда воздействия нет, а инертность – когда воздействие есть;

57

Часть II

(4)да, инерция – это явление движения тела с постоянной скоростью в отсутствии воздействия других тел в инерциальных системах отсчета, инертность – свойство тел по-разному менять свою скорость при взаимодействии.

9.Какова природа силы Архимеда?

(1)это электромагнитная сила;

(2)это гравитационная сила;

(3)это сила упругости

(4)это результат упругого и гравитационного взаимодействия.

10.Какой из трех законов Ньютона является главным

ипочему?

(1)1-й, потому что это постулат о существовании инерциальных систем отсчета, в которых верны остальные законы;

(2)2-й, потому что он позволяет решать основную задачу механики;

(3)3-й, потому, что он верен не только в инерциальных, но и в неинерциальных системах отсчета;

(4)все законы равноправны.

11.Гравитационная постоянная была определена в опытах Кавендиша. Укажите эксперимент, идея которого аналогична идее опытов Кавендиша:

(1)астрономические наблюдения, приведшие к открытию законов Кеплера;

(2)опыты Галилея по изучению равноускоренного дви­

жения;

(3)опыт Кулона с крутильными весами;

(4)опыты по изучению притяжения к Земле массивных тел.

12.В каком примерно возрасте Ньютоном были заложены основы всех открытий в области классической механики?

(1)около 80 лет;

(2)до 25 лет;

(3)в течение всей жизни;

(4)другой ответ.

13.Какие энергетические характеристики относительны, какие – абсолютны?

(1)механическая работа, кинетическая энергия, потенциальная энергия – относительны;

(2)механическая работа, кинетическая энергия – относительны, потенциальная энергия – абсолютна;

58

Раздел 1

(3)механическая энергия, кинетическая и потенциальная энергии – абсолютны;

(4)другой ответ.

14.Существует ли связь законов сохранения в механике со свойствами пространства и времени, если да, то какая?

(1)нет;

(2)да, свойства пространства и времени – следствия законов сохранения;

(3)да, закон сохранения энергии связан со свойствами пространства, а закон сохранения импульса – со cвойствами времени;

(4)да, закон сохранения энергии связан с изотропностью пространства, закон сохранения импульса с однородностью времени;

(5)да, закон сохранения энергии связан с однородностью времени, закон сохранения импульса – с однородностью пространства.

15.Отражает ли определение понятия импульса тела при- чинно-следственные связи явлений? Выберите ответ с пояснениями к нему.

(1)нет, оно отражает взаимосвязь материи и движения;

(2)нет, оно отражает несотворимость движения;

(3)да, чем больше m и v, тем больше p;

(4)затрудняюсь ответить.

16.Выберите верное утверждение:

(1)законы Ньютона можно получить как следствие законов сохранения в механике;

(2)законы сохранения механической энергии и импульса можно получить как следствие законов Ньютона;

(3)законы сохранения – фундаментальные универсальные законы, законы Ньютона носят более частный характер; из них нельзя математически выводить законы сохранения;

(4)законы движения и законы сохранения связаны между собой и со свойствами пространства и времени; математическое получение формулировок этих законов может быть разным.

17. В каком фундаментальном физическом эксперименте был открыт закон сохранения и превращения механической энергии?

(1)в астрономических наблюдениях за движением планет;

(2)в опытах Галилея по изохронности маятника;

59

Часть II

(3)в опыте по изучению движения тел под действием притяжения к Земле;

(4)нет такого фундаментального физического эксперимента.

18.Что побудило К. Э. Циолковского посвятить жизнь созданию теории космических полетов?

(1)стремление найти применение реактивному движению;

(2)убежденность в существовании внеземных цивилизаций;

(3) стремление вывести человечество, которому тесно на Земле, в космос;

(4) желание выяснить, обитаем ли космос.

19.Что важно знать, прежде всего, для описания колебательного движения?

(1) положение колеблющегося тела в любой момент времени;

(2) период, частоту и амплитуду колебаний;

(3) уравнение колебательного движения;

(4) другой ответ.

20.Сколько графиков нужно для описания механической волны, и какие это графики?

(1) один, зависимости x(t);

(2) два, зависимости x(t) и x(s);

(3) три, x(t), v(t), a(t);

(4) много.

21.Каковы причины колебаний груза на нити?

(1)выведение маятника из положения равновесия и предоставление его самому себе;

(2)наличие сил тяжести и упругости;

(3)наличие центростремительной силы, возвращающей груз в положение равновесия;

(4)наличие сил тяжести и упругости, векторная сумма которых всегда направлена к положению равновесия.

22.К какому виду колебаний относятся колебания маятника в часах?

(1)к свободным, потому что их частота определяется параметрами самого маятника;

(2)к вынужденным, потому что маятник периодически получает порции энергии извне;

(3)к самостоятельной группе колебаний – автоколебаниям, сочетающим свойства свободных и вынужденных колебаний;

(4)это дело договоренности, условность – к какой группе относить колебания маятника в часах.

60