ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ЗАДАЧ (приложение 5 к творческому отчету)

ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ЗАДАЧ

1. Исследовательская задача. Наблюдается некоторое явление. Необходимо объяснить его, выяснить его причины… Ключевые вопросы: «Как происходит?», «Почему?». Хорошо, если условие задачи предполагает набор ответов-гипотез.

Примеры.

1. Объясните фокус (оборудование: пластинка черного цвета с нанесенным на нее сажей цветком, широкий прозрачный сосуд с водой): погружаем черную пластину в воду - на пластинке появляется изображение серебристого цветка (Ответ: на черную пластинку заранее нанесено сажей изображение цветка. В воздухе рисунок не виден; когда пластинку поместили в воду, то на границе воды и тонкого слоя воздуха лучи света отражаются и рисунок становится видимым как серебристый цветок).

2. На плоское горизонтально лежащее зеркало ставим фигурку шахматного коня, освещаем ее и зеркало направленным пучком света. При этом на экране получаются две тени - изображения коня: прямое и перевернутое. Как образуются эти изображения? Нарисуйте ход лучей (оборудование: плоское зеркало, экран, осветитель для теневой проекции, шахматная фигурка). (Ответ: прямое изображение получается потому, что фигурка оказывается на пути лучей, отразившихся от зеркала; обратное - потому, что фигурка оказывается на пути падающих лучей).

2. Вечные часы: В одном европейском музее есть часы, работающие без подзавода уже два века. Каким образом?

Несколько ответов-гипотез:

• замаскированный провод от ветряка на крыше;

• используется сила посетителей, открывающих двери;

• «работает» сила атмосферного давления: достаточно применить коробочку типа той, что используется в барометре-анероиде. При увеличении давления коробочка будет сжиматься и «заводить» пружину часов;

• используется явление изменения длины человеческого волоса при изменении влажности воздуха.

3. Конструкторская задача. Придумайте конструкцию настольной лампы,изменяющей цвет в зависимости от атмосферного давления.

4. Задача с достраиваемым условием. В ванну с водой бросили кирпич. Как изменится уровень воды в ванне?

Ситуация, описанная в задаче, неоднозначна и распадается как минимум на

три:

• уровень воды в ванне низкий, вода не покрывает кирпич;

• уровень воды таков, что она будет при погружении кирпича переливаться через край;

• уровень воды «обыкновенный».

Теперь мы получили три задачи, каждая из них имеет свое решение. Учащийся сам дополняет условие необходимыми для численного расчета данными (плотность воды и кирпича, геометрические размеры, … ). Сильный ученик может провести более глубокий анализ ситуации, учесть, хотя бы качественно, как повлияет на ответ капиллярность кирпича. Или разобраться с легким, легче воды, кирпичом (например, из пенопласта).

5. Задача из сказок. Хитрость Змея Горыныча. Повадился Змей Горыныч разорять деревни да людей умыкать. Опустел край. В одном селе так и вовсе остались одни старики и дети… Но дети были очень смекалистые. Зимой схватил их Змей и посадил в темницу: подрастут, мол, до весны, тогда и съем. Но дети подняли такой крик и визг, что потерял Горыныч покой и сон, а главное - аппетит, все семь голов заболели. Тогда решил он обхитрить детей. «Я выпущу вас на волю, - сказал он им, - если принесете мне ведро живой воды, чтоб омолодиться. Но такое условие: чтоб воду принесли без посуды!» Что поделаешь - дети согласились. Где ручей подземный с живой водой, им было известно. Да как условие Змея выполнить? (Ответ: ребята заморозили воду в берестяном ведерке и принесли Змею Горынычу ледышку в форме ведра).

5. Дырка в трубке. Необходимо просверлить аккуратное круглое отверстие в резиновой трубке. Если сверлить сверлом, трубка сплющится и отверстие получится не круглым. Если прожигать, трубка не сплющится, но отверстие получится неаккуратным - обгорят его края. Как быть? (Ответ: сделать трубку временно твердой, залив в нее воду и заморозив. Затем трубку, заполненную льдом, можно спокойно просверлить - получится аккуратное круглое отверстие.)

5. Путешествие вдоль бублика. Для эксперимента в немецком центре атомных исследований надо было перемещать вдоль оси внутри пустотелого стального «бублика» диаметром более 3 м. небольшой источник нейтронов. Предложите дешевую конструкцию, которая смогла бы выполнить это задание в течение суток. (Ответ: поразмыслив, физики использовали игрушечную железную дорогу с шириной колеи 45 мм. Локомотив с вагонами и двумя источниками нейтронов прокрутился в камере около 80 часов, набегав почти 100 км. Без единой поломки).

8. Основание пирамид. Основание древних египетских пирамид - строго горизонтальная поверхность. Как удавалось египтянам, не имеющим современной техники, добиваться такой горизонтальности? (Ответ: поверхность воды всегда горизонтальна. Египтяне заливали строительную площадку водой. По мере уменьшения слоя воды из-под нее показывались вершинки-неровности, которые тут же срывали.)

8. Чем надуть корабль? Известен способ подъема затонувших кораблей путем закачивания воздуха в трюм. Но он требует герметизации всех мелких щелей, что очень трудно выполнить под водой. Как использовать этот способ подъема, но обойтись без герметизации? (Ответ: нужно закачивать в трюм не газ, а быстро твердеющую пену или легкие шарики - что-то вроде шариков для тенниса или пенопласт.)

10. Задачи для мозгового штурма. Электромагнит используют в качестве «крюка» при погрузке металлолома. Но вот его поднесли к очередному грузу, а груз не поднялся. Перечислите возможные причины этого.