Сидя за партой перед пятым уроком «Незнайка» из 9 класса усердно готовился к самостоятельной работе, списывая с доски формулы из второй главы «Механические колебания. Волны. Звук» в рабочую тетрадь. В класс вошла девочка (Д) и, незаметив Н., подошла к первой парте, положила ранец и, взглянув на доску, застыла на месте.
Д.- Вот это да! 22 формулы, аж в глазах рябит. (Задумчиво) Опять больше половины неверных. Не может наш учитель списать правильно формулы из учебника, все чудит (подходит к доске и по строкам зачеркивает «неправильные» формулы). Н.(возмущенно)- Отойди! Ты мешаешь мне готовиться к самостоятельной работе (с. р.). Я еще не все формулы списал. Влетит тебе от учителя!
Д.- (заметив иронично) А, это ты Е 2- Е 4? Готовиться надо дома, а списывать с доски только верные формулы! Выставят тебя из 9 класса, и где тебе дальше учиться или работать? Скорее всего, попадешь на автомобиль.
Н.- В путягу, что ли? На механика?
Д.- Да нет, просто на автомобиль, тормозом.
Н.- Хватит тебе прикалываться. Я уже давно тебя не обижаю на переменах. Лучше помоги мне. Объясни, какие формулы правильные.
Д.- Да, вот что время с людьми делает! Уже и забыла, когда последний раз ты за мной гонялся, да за косы таскал. Ну, ладно: слушай, смотри, думай и запоминай! Н.- Как это?
Д.- Как, как. Расскакался. Как Юлий Цезарь. Видишь, все формулы в первой строке в левой части равенств записана одна и та же буква Т. Какая физическая величина обозначается этой буквой?
Н.- Кажется время.
Д.- Если бы ты сказал: «Время, за которое тело совершает одно полное колебание и, поэтому измеряется (имеет размерность) в секундах в системе СИ (интернациональной системе), было бы здорово. Выучите, что обозначает каждая буква в формулах, единицы измерения и размерность; выучи и осмысли все формулы главы! Без этого двигаться дальше не получится. А теперь проверяй размерность правой части равенств. Так, в первой формуле, после умножения единиц скорости на единицы длины волны в системе СИ получается (пишет на доске): 1 м/с * 1м = 1 м2/с. Таких единиц измерения физических величин нет. Можешь проверить (указывает рукой на стенд в классе) по таблице физических величин, если забывчивый, а значит первая формула неверная. Ты не забыл, что в левой части равенства 1с, а в правой 1м2/с? Понятно?
Н.- Да. А вот правая в первом ряду записана правильно? Ведь такой в учебнике нет!
Д.- А такая есть? (записывает) Т=1/ν
Н.- Да, на странице 94, ведь это же одно и то же! Правильно. Если частота колебаний это число колебаний в единицу времени, то она обратно пропорциональна периоду и измеряется в с-1.
Д.- Молодец! Или в герцах (Гц). Проверь, я не ошибся на второй строке?
Н.-(посмотрев на доску) Нет, в 3 и 4-й ты тоже оставила верные формулы. Я на последнем уроке был внимательным, домашнее упр. №28 сам выполнил.
Д.- Такими темпами ты и нас обскачешь. Хотя и говорят, что не стоит бежать впереди паровоза, но это лучше, чем толкать его сзади. А ты не знаешь, по каким формулам, скорее всего, будет самостоятельная работа?
Н.- Кажется, будем колебать математический маятник.
Д. Тогда запиши формулы (пишет на доске
систуму уравнений): Т=2n 
и
Т=t/N периода колебаний математического
маятника, а также закон сохранения энергии:
mgH=mV2max/2=E пол
Это для тех, кто хочет написать с. р. на «5» (и, заметив, что Н. зевает). Тебе со мной не скучно (стирает неправильные формулы и садится за свою парту)?
Н.- Нет, формулы периода колебаний математического маятника я уже встречал в лабораторной работе № 3.
Осмыслив значение всех букв в системе уравнений периода колебаний математического маятника, мальчик еще раз зевнул, немного обиделся на то, что все точные науки даются с трудом, и, сон после сытного обеда сомкнул тяжелеющие веки. После просмотренного накануне мультфильма «Приключения Незнайки на Луне», цветной космический сон подарил ему главную роль.
@ В конце 21 века послали его со Знайкой на современном космическом корабле посмотреть, как решают экологические проблемы жители соседних планет. К назначенному сроку Экспертная Экологическая группа Содружества Цивилизованных планет по неизвестным причинам так и не прилетела. А жить на Земле становилось все труднее. Из-за сильного загрязнения атмосферы углекислым газом и другими вредными продуктами жизнедеятельности человека заметно повысилась температура, и тающие ледники отбирали у жителей освоенные, плодородные земли, вытесняя их в горы. Человечество осознало необходимость поиска и разработки нетрадиционных источников энергии. Встал вопрос об обратном возвращении к жизни в воде, последнего Незнайка страшно не хотел, даже стал усердно заниматься физикой и экологией в 9 классе.
Все шло по намеченной программе, и они со Знайкой следили, как бортовой компьютер уверенно ведет их к намеченной цели. Неожиданно корабль резко тряхнуло от столкновения с небольшим метеоритом, после чего, оба мальчика ударились о монитор и потеряли сознание... Компьютер корабля, оценив повреждения, сам принял решение сделать вынужденную посадку на ближайшем космическом теле. Посадка оказалась жесткой, но все-таки удачной.
Очнулись друзья в летающей тарелке инопланетян, которых с надеждой так ждали на Земле. Аналогичная метеоритная бомбардировка неожиданно поставила выполнение дружеской миссии инопланетян под угрозу и познакомила их с землянами на неизвестной планете. Совместно оценив имеющиеся поломки на кораблях, решили, что Знайка с инопланетянами укомплектует летающую тарелку недостающими навигационными приборами, уцелевшими на земном корабле, установит блок связи для сообщения земным патрульным станциям слежения за космическими объектами о заходе на околоземную границу с пока неизвестной планеты. В противном случае летающая тарелка инопланетян могла стать легкоуязвимой мишенью для сил космической обороны Земли. Незнайке ничего не оставалось, как за 20 отведенных минут решить задачу: определить название планеты, на которой он впервые повстречал инопланетян. Знайка протянул ему «Краткий справочник по физике», который так редко помогал Незнайке на уроках физики в школе и сказал: «На тебя вся надежда, торопись, кислород наисходе» Чтобы не мешать остальным и не отвлекаться, Незнайка быстро надел скафандр и вышел из тарелки. Впервые в жизни он решал самую важную физическую задачу.
Незнайка открыл указатель содержания, раздала «Механика». Глаза медленно бежали по названиям имеющихся таблиц и, вдруг застыли на семидесятой: «Ускорение свободного падения на поверхности некоторых небесных тел»- страница 78. Немного медленнее, усилием воли он добрался до раздела «Звук», и, осмыслив, что поговорить в безвоздушном пространстве не удастся, быстро открыл страницу 78. Значит необходимо вычислить ускорение свободного падения на чужой и негостеприимной планете.
Незнайку осенило: да я же недавно вычислял ускорение свободного падения Земли при выполнении лабораторной работы и, немного подумав, догадался для чего в наружном правом кармане скафандра имеется рулетка-маятник. Зафиксировав правой рукой рулетку на удобной для глаз отметке 162 см, он отклонил ногой груз маятника на небольшой угол и, нажав таймер, на рулетке одновременно убрал ногу от груза. 10 полных колебаний маятник совершил за 1 минуту и 2,8 секунды. Незнайка поспешил в летающую тарелку, чтобы оформить решение поставленной перед ним задачи. На его кресле лежала записка с почерком Знайки: МОЛОДЕЦ! МЫ НА,.. ? На обратной стороне записки имелось письменное решение задачи с подсчитанным значением ускорения. Незнайка догадался, что за ним в процессе измерения с тарелки в электронный монокль наблюдал Знайка, который и оформил решение задачи буквально за 2 минуты, к моменту его возвращения на борт. Незнайка посмотрел таблицу на странице 78, перевернул лист, дописал недостающее слово ЛУНЕ! И передал другу. Летающая тарелка уверенно взяла курс к Земле. Успокоившийся и усталый Незнайка задремал. Он старался вспомнить и осмыслить идеи понижения температуры атмосферы Земли, которые в полусознательном состоянии услышал при беседе руководителя Экспертной Экологической группы со Знайкой. Способы спасения Земли от тепловой смерти, предлагаемые Содружеством Цивилизованных планет, сильно удивили Знайку. Но один особенно отчетливо отложился в памяти Незнайки, так как показался наиболее подходящим, по его мнению, к быстрейшему решению земных экологических проблем. Идея заключалась в том, чтобы искусственный спутник, выведенный на рассчитанную орбиту вокруг Земли, находящуюся в зоне отсутствия космических объектов, раскрыл огромный «дырявый» зонтик из тончайших стальных пластин, покрытых молекулярным слоем никеля, отражающих солнечное излучение, направленное к нашей планете. Этот искусственный зонтик сколь угодно долго может ограничивать поток солнечной энергии к Земле и вызывать необходимое охлаждение атмосферы, возвращение обычных очертаний рельефа континентов из воды.
Знайка спросил руководителя группы: «Не может ли после чрезмерного переохлаждения наступить очередной Ледниковый период на Земле? А как быть с повышенным содержанием углекислого газа в атмосфере, ведущего к парниковому эффекту и потеплению климата?» - «За переохлаждение можно не бояться,- пояснил руководитель - так как искусственный спутник способен накапливать солнечную энергию и создавать вокруг себя сильное магнитное поле, притягивая к себе «купол» зонтика, тем самым уменьшая его площадь. Компьютер запрограммирован поддерживать климатические параметры Земли конца 20 века, и корректирует поведение зонтика, регулярно обрабатывая информацию, поступающую к нему от современного теплоспекрографа, фиксирующего как температуру, так и молекулярный состав атмосферы планеты. А вот привести в норму содержание углекислого газа и других вредных продуктов жизнедеятельности помогут наши биогенетики, но основная нагрузка ляжет на землян. Необходимо будет по мере восстановления рельефа возродить леса и, особенно тропические, которые являться «легкими» любой планеты, резко сократить промышленное выбросы в окружающую среду и многое, многое другое. Такие спутники экологического равновесия мы планируем установить на всех планетах Цивилизованного Содружества и охранять их от названных космических пришельцев».
Знайка задал последний и самый важный для него вопрос: «А, можно ли в будущем, в ходе эволюционного развития с помощью спутников экологического равновесия прийти к схожему климату, чтобы всем было комфортно жить не только на своей планете, но и находясь в гостах?»
Подумав, руководитель ответил: «Ничего невозможного в жизни Цивилизованных планет нет, если цель осознана и принята всеми, как руководство к действию. Пока же необходимо помогать друг другу в беде и не повторять ошибок. А теперь давайте обсудим, как нам выйти из создавшейся сложной ситуации».
Незнайка удивился, что оба собеседника в совершенстве владели единым межпланетным языком. Его он с особым усердием штудировал с третьего класса, не подозревая, что полученные знания, так скоро пригодятся ему в жизни.
Знайка ответил: «Лететь дальше для выполнения поставленной перед нами цели, очевидно, нет смысла после неожиданной встречи, а вернуться домой на нашем космическом корабле не получится, так как метеорит повредил систему поддержания нормальных условий в головном отсеке, а оставшегося запаса кислорода для дыхания после разгерметизации и утечки основной магистрали хватит почти на пять суток.»
«А мы имеем проблемы с навигационной системой, да, и как вы догадались после долгих ожиданий нашей тарелки, вышел из строя блок связи - сказал руководитель Экспертной группы - Но мы все прекрасно видим и любуемся на ближайшие космические объекты. Вчера я обнаружил и Цивилизованную планету. Посмотрим?» и, нажав кнопку, ПОИСК Ц.П., подключил межпланетный электронный монокль, позволяющий видеть освещенные солнцем планеты, делать четкие фотографии объектов, размерами более одного метра на расстоянии до 300 тысяч километров. Поиск Ц.П. длился около 10 секунд. После нажатия кнопки ПОИСК ОБЪЕКТА Ц.П. на мониторе вскоре появилось недостаточно четкое изображение, напоминающее раскачивающееся на качелях живое существо.
Кнопка ПАРАМЕТРЫ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Ц.П. выдала данные:
- Число полных колебаний - 10.
- Затраченное время - 31,4 с.
- Отклонение от оси симметрии – 300.
- Удаление центра тяжести «тела» от точки подвеса - 2,45 м.
- Ускорение свободного падения - введите расчетную формулу.
- Максимальная скорость - введите расчетную формулу.
- Максимальная перегрузка - введите расчетную формулу.
- Название Цивилизованной планеты - определите параметры 5, 6 и 7.
«Это Вас интересует?» - спросил руководитель.
«Да! Но, похоже, что дорога каждая минута, и решать Вашу интересную задачу придется, скорее всего, на Земле» - ответил Знайка. Руководитель нажал кнопку ПАМЯТЬ, затем ПЕЧАТЬ и спустя несколько секунд протянул Знайке лист с параметрами. К общей радости наконец-то пришел в себя Знайка.
После легкого прикосновения Незнайка открыл глаза и увидел перед собой записку с тем же почерком:
«N.S. За какое время используемый тобой на Луне маятник совершит 10 колебаний доиа, на Земле?»
Неподнимая головы незнайка принялся строчить решение.
@ От школьного звонка «Незнайка» вздрогнул, открыл глаза и взволнованно спросил: «А где же инопланетяне? Они точно знают, как спасти от загрязнения и тепловой смерти нашу планету!»
Класс взорвался от хохота, и ученик окончательно проснулся. За ним, склонившись, стоял учитель физики и, просмотрев решение в тетради, обратился к классу: «Берите пример с юного дарования! Он как Юлий цезарь может делать сразу несколько дел на уроках: крепко спать, немешая другим, и задачи без ошибок решать. Как говорится - СОН В РУКУ..., а в дневник пять».
«Я буду рад и четверке,- смущенно сказал ученик. - Ведь первую задачу мне помог оформить друг». И, посмотрев на замерзшее окно, добавил: «Уже неделю трещат тридцатиградусные морозы, а ученые все твердят о грядущем потеплении климата на планете из-за загрязнения атмосферы. Даже, помнится, президент по телевизору заявил, что для нашей страны потепление на 2 - 3 0С пошло бы на пользу, так как мы страна северная, даже топлива зимой меньше понадобится. Но я думаю, что слухи о тепловой смерти Земли в будущем немного преувеличены».
Учитель поставил в дневник пятерку, расписался и произнес: «Честному ученику даже за оптимизм пятерки не жалко.
Р. . Ребята! Помогите Незнайке и Знайке решить задачи из сказки, а также Экспертной Экологической группе Содружества Цивилизованных планет предложите свои способы спасения Земли от экологической катастрофы. Желаю удачи!
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
Перед уроком написать на доске формулы:
Т= V*ν; Т= V*ν ; Т= ν*V Т=1*ν; Т=1: ν, где ν (ню) - частота;
V= 1:T; V=ν*λ; ν= λ: V; ν= V: λ; ν=1*T где λ - длина волны;
V=Т: ν; V=Т* ν; V= ν: Т; V=Т: ν где Т- период;
λ = T:V; λ= V*T; λ= V:T; λ= V* ν; λ= ν:V; λ= V: ν; где V - скорость волны.
Необходимо подготовить чертеж и записать закон сохранения энергии для математического маятника; подготовить на отдельном листе текст задач сказки.
1 @ Первая, самая важная, задача Незнайки: «Математический маятник длиной 162 см на неизвестной планете совершил 10 колебаний за 1мин 2,8с. Используя таблицу «Ускорение свободного падения на поверхности некоторых небесных тел», определите название планеты.
Ответ: Молодец! Мы на…..?
2 @ Вторая, N. 8., задача Незнайки: «За какое время используемый в первой задаче маятник, совершит 10 колебаний на Земле?»
3 @ Домашняя задача Знайке от инопланетян: «Параметры физического процесса Цивилизованной планеты:
- Число полных колебаний-10.
- Затраченное время- 31,4с.
- Отклонение от оси симметрии- 300.
- Удаление центра тяжести «тела» от точки подвеса- 2,45м. Определите ускорение свободного падения; максимальную скорость и максимальную перегрузку (в нижней точке дуги), а также название планеты.
Сказку можно предложить инсценировать учащимся фрагментарно (по частям) как на серии уроков, так и полностью при проведении внеклассного мероприятия.