Развитие естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
Глава 4. Задания для формирования естественнонаучной грамотности учащихся 9 класса 4.1 Задания по теме «Законы взаимодействия и движения тел» Задание 1. Тормозной путь автомобиля Представьте, насколько меньше было бы аварий, если бы автомобили могли останавливаться мгновенно. К сожалению, элементарные законы физики говорят, что это невозможно. Тормозной путь у разных машин отличается. Здесь в расчёт идёт скорость передвижения, вес транспортного средства и его габариты, состояние резины, погодные условия и много других показателей. Кроме того, важна и скорость реакции водителя, т.е. в остановочный путь входит и путь реакции, который проходит автомобиль за время между появлением опасности и нажатием водителем на педаль тормоза.  Для тормозного пути характерна сильная зависимость от скорости автомобиля. В таблице приведены данные исследования зависимости тормозного пути некоторого автомобиля от скорости его движения перед началом торможения. Абсолютная погрешность измерения скорости составляет ±1 км/ч, а погрешность измерения тормозного пути составляет ±0,5 м.
Но эти данные характерны для движения по сухому асфальту. При движении по заснеженной дороге или в гололёд тормозной путь значительно увеличивается. Вопрос 1: Выберите все верные утверждения о характере торможения автомобиля. А. Для одного и того же автомобиля тормозной путь увеличивается с увеличением скорости движения и не зависит от погодных условий. В. Исследование зависимости тормозного пути от скорости движения должно было проводиться для одного и того же автомобиля и при движении по одной и то же дороге. С. Чем легче автомобиль, тем больше его остановочный путь. Д. Если водитель отвлекается от дороги, то увеличивается путь реакции, являющийся составной частью общего остановочного пути. Е. Путь реакции всегда постоянен, а тормозной путь прямо пропорционален скорости движения автомобиля перед началом торможения. Ответ: В, Д Вопрос 2: Для объяснения зависимости тормозного пути от скорости автомобиля предложена следующая модель. При торможении кинетическая энергия автомобиля полностью идёт на работу силы трения скольжения: mυ2 /2=μmgS торм. Следовательно, тормозной путь пропорционален квадрату скорости автомобиля: S торм.∼ υ2 . Соответствует ли эта теоретическая модель результатам исследования зависимости тормозного пути автомобиля от скорости его движения перед началом торможения? Ответ поясните. Ответ: с учётом погрешностей измерения данные исследования соответствуют предложенной зависимости: тормозной путь пропорционален квадрату скорости. При увеличении скорости в 2 раза (с 32 до 64 км/ч или с 48 до 96 км/ч) тормозной путь возрастает примерно в 4 раза. Вопрос 3: На одном из порталов для автолюбителей приводится рисунок, демонстрирующий, что коэффициент трения шин о поверхность дороги зависит от погоды. Тормозной путь автомобиля намного увеличивается, если торможение автомобиля происходит на скользкой дороге.  Какие условия должны были соблюдаться при проведении исследования, результаты которого представлены на рисунке? Ответ: тормозной путь зависит от начальной скорости торможения, а также может зависеть от массы автомобиля, ветра и т.п. Поэтому при проведении такого исследования должны оставаться неизменными все эти величины, а меняться только покрытие дороги (коэффициент трения шин о дорогу) Вопрос 4: Коэффициент трения шин при движении по сухому асфальту равен примерно 0,8. Каков коэффициент трения при движении по грязной заснеженной дороге? Ответ поясните. Начало формы Конец формы Ответ: тормозной путь S=υ2μg. Следовательно, если путь увеличился в 8 раз, значит, коэффициент трения уменьшился в 8 раз и для движения по грязной заснеженной дороге он составляет примерно 0,1 Конец формы Вопрос 5: Водителей предупреждают, что опасно ездить на автомобиле с сильным износом протектора шин (см. рисунок). Особенно опасно, если на таких шинах автомобиль движется в дождь по мокрому асфальту и лужам, поскольку может наблюдаться эффект аквапланирования. При аквапланировании между шинами и дорогой образуется слой воды и исчезает сцепление колес автомобиля с дорогой. Почему аквапланирование характерно для шин с сильным износом протектора, а с хорошим протектором этот эффект практически не наблюдается?  Ответ: если у шин нормальный протектор, то вода при движении проходит в пазы протектора и отводится вверх. При этом между нижней частью шин и асфальтом остается хорошее сцепление. Если же на шинах нет протектора или его высота очень мала, то вода играет роль смазки, сильно уменьшая коэффициент трения, и образуется эффект аквапланирования. Вопрос 6: Когда речь идёт об экстренном торможении, самую главную роль играет реакция водителя: успеет ли он вовремя заметить опасную ситуацию и нажать на педаль тормоза. Обычно на это уходят доли секунды, но на большой скорости они имеют значение. В таблице приведены результаты исследования, которое показало, сколько проезжает автомобиль за промежуток времени между сигналом об опасности и нажатием водителем на педаль тормоза.
Выберите все верные утверждения о данном исследовании. А. Исследование проводилось для одного и того же водителя в одной машине и при других равных условиях кроме скорости движения автомобиля. В. Для того чтобы оценить время реакции водителя, необходимо полученный путь до начала торможения разделить на скорость движения автомобиля. С. Промежуток времени между сигналом об опасности и нажатием водителем на педаль тормоза уменьшается с увеличением скорости автомобиля. Д. При увеличении скорости движения автомобиля вдвое путь до начала торможения увеличивается в 2 раза. Е. Если использовать в исследовании другой автомобиль, то путь до начала торможения увеличится. Ответ: А, В, Д Вопрос 7: Оцените промежуток времени между сигналом об опасности и нажатием водителем на педаль тормоза, который получен в данном исследовании. Свой ответ подтвердите расчётами. Начало формы Конец формы Ответ: если движение автомобиля в этот промежуток времени равномерное, то промежуток времени определяется по формуле t=S/υ Начало формы Конец формы Найдём промежутки времени для двух разных скоростей: t1 =6м/32км/ч=0,675 с t2=18м/96км/ч=0,675 с Вопрос 8: Согласно правилам дорожного движения самое серьёзное наказание влечёт вождение автомобиля в состоянии алкогольного или наркотического опьянения. Каким образом может повлиять такое состояние водителя на тормозной путь автомобиля? Свой ответ поясните. Начало формы Ответ: в состоянии опьянения увеличивается время реакции организма на опасность. В связи с этим увеличивается и промежуток времени между сигналом об опасности и нажатием водителем педали тормоза, что в свою очередь увеличивает тормозной путь автомобиля Начало формы Конец формы 4.2 Задания по теме «Механические колебания и волны. Звук» Задание 1. Ультразвук. Во многих странах можно получить изображение плода (развивающегося ребенка) при помощи ультразвуковой визуализации (эхографии). Ультразвук считается безопасным как для матери, так и для плода. Врач держит датчик и двигает его по животу матери. Ультразвуковые волны передаются в живот. Внутри живота они отражаются от поверхности зародыша. Эти отражаемые волны вновь поглощаются датчиком и транслируются на машине, которая воспроизводит  изображение.Вопрос 1: Для формирования изображения ультразвуковая машина должна подсчитать расстояние между плодом и датчиком. Ультразвуковые волны проходят сквозь живот со скоростью 1540 м/с. Какие измерения машина должна осуществить для расчета расстояния? Ответ: она должна измерить время, затраченное ультразвуковой волной, на прохождение расстояния от зонда до поверхности зародыша и обратно. Вопрос 2: Изображение плода может быть также получено при использовании рентгеновского излучения. Однако женщинам советуют избегать рентгена живота во время беременности. Почему женщинам особенно стоит избегать рентгеновского излучения области живота во время беременности? Ответ: Рентгеновские лучи вредны для плода, потому что они могут вызвать мутацию плода, врожденные дефекты плода Вопрос 3: Могут ли ультразвуковые исследования беременных женщин дать ответы на следующие вопросы? Обведите «Да» или «Нет» для каждого из следующих вопросов.
Ответ: Да, Нет, Да. Вопрос 4: Насколько вам интересна следующая информация? Отметьте только один вариант ответа в каждом ряду.
Задание 2: Слуховая система человека Основными объективными характеристиками звукового информационного канала являются частотный диапазон воспринимаемых звуков и динамический диапазон звукового давления воспринимаемых звуков. Субъективным признаком частоты звука является его высота, чем больше частота звука, тем более высоким он воспринимается на слух. Нижний частотный слуховой порог органа слуха человека составляет примерно 16 Гц, верхняя граница частоты колебаний составляет 20 000 Гц, воспринимаемых ухом человека в возрасте до 20 лет. В возрасте 35 лет эта граница составляет примерно 15 000 Гц, в возрасте 50 лет – примерно 12 000 Гц. Дети воспринимают звуки с частотой до 22 000 Гц. Волны с частотой менее 16 Гц принято называть инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Субъективным признаком звукового давления является громкость звука. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). Диапазон воспринимаемых уровней интенсивности звука в среднем составляет 130 дБ. Значение 0 дБ соответствует среднестатистическому порогу слышимости человека для тона частотой 1000 Гц. Порог слышимости (минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом) различен для звуковых колебаний разных частот. Органы слуха человека наиболее чувствительны к частоте 1000–3000 Гц. Верхнюю границу интенсивности звука, которую человек ещё способен воспринимать, называют порогом болевого ощущения, так как восприятие звука такой интенсивности вызывает болевое ощущение. Отдых и сон считают полноценным, когда шум не превышает 25–30 дБ. Кратковременно допустим шум 80 дБ. Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость в 110 дБ максимум в течение примерно 1,5 мин. В таблице указан уровень громкости от разных источников.
Вопрос 1: Выберите все верные утверждения, соответствующие информации в тексте. А. С возрастом верхняя граница воспринимаемых человеком звуковых частот уменьшается. В. Дети более чувствительны к звукам низкой частоты. С. Громкость звука пропорциональна частоте звуковых колебаний. Д. При увеличении частоты звука высота тона увеличивается. Е. Длина звуковой волны является субъективной характеристикой звука. |