§ 34. Физические задачи
1. Основная особенность физических задач. При решении физических задач внимание учащегося должно сосредоточиваться на физической сущности или смысле рассматриваемого вопроса, но не на операциях математического характера. Физическая задача должна ставить вопрос, связывая разнородные факты или устанавливая в конкретном случае, изложенном в условии, какой-либо новый взгляд на изученные явления. Вычислительная же сторона, если она и не отсутствует, должна явиться завершающим этапом после того, как физическая сторона вопроса окажется по существу решенной, т. е. ход вычисления найденным. Применение находят также такие физические задачи-вопросы, в которых разрешение физического вопроса происходит совсем без вычисления.
Таким образом, характерная особенность физических задач состоит в том, что учащийся должен применить вполне самостоятельные умозаключения, или, другими словами, своё соображение для нахождения пути решения или для использования результата вычисления, в целях выяснения того или иного физического вопроса.
Для иллюстрации сказанного приведены примеры физических задач (различной степени трудности):
І. Найти вес сосновой доски длиной в 4 м, толщиной в 5 см и шириной в 25 см.
В данной задаче нет никаких прямых указаний о необходимости применения здесь «формулы» удельного веса. Учащийся должен об этом догадаться, что оказывается для него не простым делом, тем более, что и объём доски приведён в условии в «замаскированном» виде.
ІІ. Садовая дорожка имеет в ширину 2 м. На какую длину можно покрыть эту дорожку слоем песка в 0,5 см толщины, если песок доставлен трёхтонным грузовиком, нагруженным до своего предела?
Эта задача также требует сначала обдумывания для нахождения пути её решения и, в частности, является более трудной по сравнению с задачей I.
III. Сможет ли расплавиться кусок льда весом в 50 г, опущенный в 200 г воды, имеющей температуру 20°?
Необычная для учащегося постановка вопроса, привыкшего по большей части результатом считать ту или иную численную величину, не позволяет данную задачу рассматривать как тренировочную. Задача требует особого рода соображений.
IV. Сопротивление нагревательного элемента у электрического чайника равно 24 Омам. Найти его мощность при напряжении в 120 вольт.
См. указание к задаче II.
2. Значение решения физических задач. Подытоживая сказанное выше в разделе 4, сформулируем положения, характеризующие значения решения задач:
1) Решение задач способствует раскрытию физической сущности изучаемого материала.
2) Решение задач позволяет углубить и расширить имеющиеся у учащихся физические знания.
3) Решение задач позволяет ввести формулы сначала как метод сокращённых обозначений арифметических действий.
4) Решение задач стимулирует учащихся к применению физических законов для самостоятельного объяснения явлений.
5) Решение задач способствует применению физических знаний для тех или иных практических случаев.
6) Решение сначала тренировочных, а затем и физических задач вооружает учащихся навыками по технике вычисления.
7) Наконец, решение задач в значительной мере способствует закреплению в памяти физических законов, понятий и определений.
3. Приёмы решения. Рассмотрим, какие приёмы применяются при решении физических задач и каким образом задачи могут быть классифицированы согласно применению этих приёмов.
1) Задачи, требующие экспериментального разрешения, заключающегося в производстве опытов или тех или иных измерений или же, наконец, в наблюдении явления в естественных условиях[1].
К числу таких задач, например, относятся следующие:
I. Как станет двигаться по столу кольцо от салфетки, если на него нажать пальцем так, чтобы оно выскользнуло из-под пальца (рис. 79)? Наблюдаемое явление объяснить.
Задача может быть разрешена только посредством опыта, так как результат окажется совершенно новым и, более того, 
неожиданным для учащихся. Кольцо прокатится вперёд и затем возвратится назад. Для нахождения правильного объяснения придётся проделать несколько опытов и расследовать их.
II. Какой из законов оптики оказывается справедливым и в механике и может быть применён к мячу, ударяющемуся и отражающемуся от стенки?
Задача явно требует экспериментального решения на местности о измерением «углов падения и отражения».
III. Определите удельное давление своего тела, если вы стоите на полу обеими ногами.
Задача, как это легко видеть, может быть разрешена только после определения экспериментальным путём площади опоры ботинок, т. е, после производства некоторого измерения (рис. 80).
IV. Где зимой во время сильных морозов образуется иней — сверху, посредине или снизу и на какой стороне двери, ведущей из тёплого помещения в холодное? Объясните явление.
Явление мало или вовсе неизвестно для учащегося, почему оно требует прежде всего своего наблюдения. Решение заключается в объяснении причины фактов образования инея сверху и снизу двери.
Такие задачи, требующие для своего решения производства опыта, измерения или наблюдения, могут быть с полным правом названы задачами экспериментальными. Они находят себе применение, главным образом, в заданиях учащимся на дом, о чём см. в методических указаниях (§§58—111). Возможно также решение некоторых из них в классе; но они оказываются более подходящими для внеклассных занятий (кружки, вечера физики и т. п.).
Важная значимость экспериментальных задач заключается в том, что они приучают пользоваться для решения тех или иных физических вопросов опытами и наблюдениями.
2) Задачи, требующие для своего разрешения применения лишь одного соображения без использования расчётов математического характера, эксперимента и т. п. Эти задачи могут быть названы задачами вопросами. Кроме того, их иногда, может быть несколько неудачно, называют задачами на соображение, а также смысловыми задачами. Подробная характеристика и примеры этих задач, имеющих огромное значение в преподавании физики, даны в § 35.
3) Задачи, требующие для своего решения применения арифметических или алгебраических операций.
В данном типе задач производится то или иное вычисление арифметическим путём или же используются алгебраические формулы и уравнения. Это наиболее распространённый и общеизвестный тип задач. С полным правом такие задачи могут быть названы вычислительным и физическими задачами. Типичные примеры таких задач были приведены в § 34, 4, где также указаны признаки, отличающие их от тренировочных задач.
Особое значение среди тренировочных задач имеют задачи, требующие составления уравнений, что вполне возможно в 7 классе.
4) Задачи, нуждающиеся в графическом решении или требующие для решения обязательного применения чертежа.
К числу таких задач, например, относятся:
V. Найти, на каком расстоянии от выпуклой линзы получится изображение предмета, если её главное фокусное расстояние равно 20 см и предмет помещен на расстоянии 30 см от линзы. Определить также, во сколько раз изображение по своим размерам будет больше или меньше предмета.
Так как учащимся 7 класса остаётся неизвестной зависимость:
то для своего решения задача требует построения соответствующего чертежа и нахождения результата посредством измерения (рис. 81).
VI, Определить графическим путём силу света от лампочки в 60 ватт на 120 вольт при напряжениях в 95 вольт и 110 вольт[2].
Данная задача неразрешима элементарным аналитическим путём; её предлагается решить графически для ознакомления учащихся с назначением графиков при технических расчётах.
Вопрос о применении графики при решении задач рассмотрен в §37.
Таким образом, если вступить на путь классификации по применяемым способам решения, то физические задачи могут быть разделены на экспериментальные, задачи-вопросы, задачи с вычислением, или вычислительные, и задачи с использованием графики. Само собой разумеется, что нельзя (и не нужно) проводить строгого разграничёния задач согласно данной классификации — тем более, что некоторые задачи требуют для своего разрешения применения и тех и других способов вместе.
- ↑ Лабораторные работы не могут быть причислены к рассматриваемой группе задач, так как их основной целью является сообщение учащимся навыков чисто экспериментального характера. Но одновременно некоторые из них можно рассматривать как задачи — по крайней мере те, которые предпринимаются в целях наблюдения какого-либо нового явления или измерения константы.
- ↑Данная задача потеряет свою «отвлеченность» и станет конкретной, если поставить учащихся в известность, что она объясняет сильное уменьшение силы света лампочек при сравнительно небольших уменьшениях напряжения в осветительной сети.
