Щепкина М.А., Стребков Л.А. гимназия № 9.
Без практического применения (решение задач, головоломок) знания быстро теряются из-за естественных процессов забывания. В настоящее время в учебном процессе по физике все больше внимания уделяется решению экспериментальных задач по физике.
Школьное образование нуждается в непрерывном совершенствовании. Установлено, что без практического применения (решение задач, головоломок) знания быстро теряются из-за естественных процессов забывания.
В настоящее время в учебном процессе по физике все больше внимания уделяется решению экспериментальных задач по физике. Это обусловлено прежде всего тем, что через решение экспериментальных задач возможно изучение и закрепление знаний по основам физических теорий, формирование у обучаемых представления об экспериментальном методе и навыков экспериментатора. Так как в результате эксперимента получаются приближенные числа, то при расчетах необходимы знания работы с приближенными числами, статистических, графических и аналитических методов обработки результатов измерений, которые требуют определенной математической подготовки.
В связи с этим, при решении экспериментальных задач осуществляется закрепление и совершенствование соответствующих математических знаний и навыков, повышается математическая грамотность обучаемого.Как следует из обзора методической и методологической литературы, экспериментальные задачи можно классифицировать следующим образом: расчетные, исследовательско- проверочные, задачи на получение эмпирических формул и оценочные. Естественно, что каждый тип экспериментальных задач имеет свой алгоритм решения. В качестве примера можно привести один из возможных вариантов алгоритма решения экспериментальной задачи расчетного типа:
1. Анализ условия задачи и аналитическое решение с выходом на данные, полученные из опыта.
2. Создание экспериментальной установки, исходя из предложенного оборудования или использование готовой: экспериментальной установки.
3. Планирование и проведение эксперимента, снятие результатов измерений.
4. Расчет искомой величины по формулам пункта 1.
5. Оценка, погрешности с помощью выбранного метода, обработки результатов измерений.
6. Запись конечного результата.
7. Вывод.

Кипение при охлаждении
Демонстрация кипения при пониженном давлении


Оборудование Плитка газовая или электрическая; рассекатель; огнеупорная круглодонная колба емкостью 1 л; пробка; штатив с муфтой и кольцом; большое ведро, кувшин .

Техника безопасности При использовании газового баллона необходимо соблюдать предписанные меры безопасности. Лучше использовать круглодонную колбу, поскольку при конденсации пара давление в колбе резко падает, и стекло может не выдержать внешнего давления (осколки полетят внутрь колбы).

Экспериментальные задачи также входят в программу подготовки к олимпиадам по физике в школе. В олимпиадах используются различные типы задач: графические, многоступенчатые, оценки, задачи на максимум и минимум, задачи – модели, на метод аналогии, задачи на черные ящики.
Может ли кипеть холодная вода? Оказывается, при определенных условиях может. Вскипятим воду в колбе и плотно закроем отверстие пробкой. Начнем охлаждать колбу, поливая ее холодной водопроводной водой. Все это время вода внутри колбы будет кипеть! В конце концов колба остывает настолько, что ее можно спокойно держать голыми руками, однако вода внутри колбы все еще будет кипеть, когда мы будем лить на нее холодную воду.
Вода кипит при комнатной температуре оттого, что в колбе почти нет воздуха – его вытеснил пар во время кипения. Когда мы льем на колбу холодную воду, пар остывает и конденсируется. В результате в колбе образуется вакуум – разреженное пространство. Давление над водой, а следовательно, и в воде понижается. Это создает благоприятные условия для кипения – образования пузырьков с паром внутри жидкости. Причем настолько благоприятные, что пузырьки становятся чуть ли не с саму колбу размером (см. видео).
Постановка опыта
На газовую плитку с рассекателем (можно воспользоваться и электрической) ставим огнеупорную литровую колбу, до половины заполненную холодной водой, доводим воду до кипения. Закрываем отверстие колбы пробкой. Снимаем колбу с плиты, аккуратно переворачиваем вверх дном и вставляем в кольцо, закрепленное в штативе над ведром. Начинаем охлаждать колбу, поливая ее водопроводной водой из кувшина — вода в колбе продолжает кипеть. Через некоторое время детям разрешается потрогать кипящую колбу руками. Для большинства результат неожидан: кипевшая только что на их глазах колба — чуть теплая! Удивление — великая воспитательная сила.
Какая проволока порвется?
Концы сложенной вдвое тонкой проволоки закреплены так, что она слегка натянута. За середину этой проволоки с помощью петли прикреплена такая же, но одиночная проволока. Если достаточно сильно потянуть за вторую проволоку, то порвется сложенная вдвое первая проволока. Объясните демонстрируемое явление.При резком рывке разрыв происходит в сложенной вдвое проволочке в точке приложения петли, идущей от одиночной проволочки. При иной постановке задачи, когда снизу медленно тянут с силой F, эта сила уравновешивается векторной суммой сил натяжения I, действующих вдоль проволочки.Критическим условием в случае, когда снизу по вертикали тянут с силой F, а угол раствора между векторами двух направлений сил натяжения T равен 2α, будет угол α = 60o. Если угол α < 60o, то рвется проволочка с петлей, тянущая вертикально вниз, если угол α > 60o, то порвется проволочка, располагающаяся сверху.
В любом случае при этой постановке в пределах каждой проволочки разрыв происходит в самом слабом месте, в отличие от начальной постановки, где разрыв — всегда в верхней двойной проволочке в месте приложения петли.

Почему же чашка скользит?
Сосуд с плоским дном установлен с небольшим наклоном, в нём холодная вода. Ставят вверх дном чашку до соприкосновения её с дном сосуда. Она остаётся на месте. Заменяют холодную воду нагретой. Поставленная таким же образом чашка начинает через некоторое время соскальзывать. Объясните явление.
Ответ:
Когда чашку ставят в горячую воду, то давление нагревающегося воздуха (и паров) возрастает, заметно уменьшая прижимающую силу, а значит, и силу трения, что приводит к сползанию чашки. Слой же воды вне чашки не позволяет выйти воздуху из нее, пока избыточное давление не сравняется с давлением слоя.