§13. Тупик? Мы пойдем другим путем

13.4 Огорчения ограниченности

Зачем это читать? Примеры вопросов, которые мог бы задать ученик учителю, если бы его кругозор  не был искусственно ограничен клиповым мышлением, навыком запоминать, а не думать. Можно сказать, что здесь собраны некоторые вопросы, которые я был бы счастлив получить от ученика, если бы он освоил методику «все подвергай сомнению».

Если данный текст читает школьник,  тут для него примеры того, как, задавая «дурацкие» вопросы, можно «сойти за умного». Я уверен, что sapienti sat (разумеющему достаточно) и в ряде случаев, увидев могущественные приемы мышления, можно затем научиться «быть умным». тем самым отчасти компенсировав недостаток природных способностей!

К сожалению, современная школа никак не учит быть умным и системным!

Итак, печально, но за долгие годы работы со школьниками, я НИ РАЗУ не получил, например, такие очевидные вопросы.

1. Предмет падает с какой-то высоты. Перед приземлением его скорость равна v. Масса предмета равна m. Кинетическая энергия равна mv²/2. При неупругом ударе она вся превратится в тепло. Но если мы перейдем в систему отсчета, связанную с предметом, то в этой системе отсчета Земля имеет скорость v, а масса Земли равна M, кинетическая энергия равна … сами посчитайте. При неупругом ударе в тепло перейдет совсем другая энергия. Так сколько тепла мы получим на самом деле?
2. Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести меняется по закону mgh, то есть линейно нарастает с высотой. Однако закон всемирного тяготения дает совсем другую зависимость. (Идея вопроса принадлежит А.Ю. Пентину). Как разрешить это противоречие?
3. Третий закон Ньютона. При ударе куриным яйцом по лбу, силы, действующие на яйцо и на лоб одинаковы. Почему же яйцо разбивается, а лоб – нет?
4. Мальчик может тянуть веревку с силой 150 Н. Девочка может тянуть за другой конец веревки с силой 80 Н (проверено, когда они тянули порознь эту веревку, привязанную к дереву).  Теперь они тянут одну и ту же верёвку каждый изо всех сил. Каково натяжение веревки? Куда «девается» еще сила в 70 Н? Как там с третьим законом Ньютона? (Я сам в какой-то момент решаю эту задачу, иначе остаются «непонятки» с законами Ньютона)
5. Традиционный вопрос-провокация. Хулиганы затащили пианино на 15-й этаж и там сожгли. Куда делась работа, совершенная хулиганами?
6. Мы рассчитываем величину первой космической скорости. Ни один ученик не спросил: а можно ли по этой формуле рассчитать – для какой массы планеты луч света не сможет «вырваться из поля тяготения»? То есть идея «черных дыр» лежит на поверхности, но никто из учеников не осмелился «совершить это открытие».
7. Что удерживает Луну на орбите? Ведь она с огромной силой притягивается к Земле? (Правда, я сам провоцирую этот вопрос, иначе движение по окружности остается, с моей точки зрения, недостаточно изученным)
8. Изучаем равновесие тела на наклонной плоскости. Тело лежит на наклонной плоскости. В результате взаимодействия с опорой появляются две силы – нормальная реакция опоры  N и сила трения F. Можно ли так подобрать материалы тела и наклонной плоскости, что равнодействующая этих сил R=N+F будет превышать силу тяжести тела, и оно взлетит? Тогда тут же R превратится в нуль, и тело упадет на плоскость, а затем вновь подскочит. Таким образом, оно будет непрерывно подскакивать и падать обратно?
9. Сжали стальную  пружинку и связали ее противоположные концы ниткой. Положили пружинку в соляную (серную) кислоту. Пружинка растворилась без остатка. Куда делась потенциальная энергия, ранее запасенная в пружинке?
10. Ни один ученик не предложил рассчитать среднеквадратичную скорость молекул в газе. Тогда он обнаружил бы, что она составляет примерно 500 м/с. И он должен был бы  задать «ужасный» вопрос: значит, молекулы движутся со сверхзвуковой скоростью? Почему же они не издают звук, подобно сверхзвуковому истребителю? Иными словами, атмосфера должна непрерывно издавать «хлопки», а это приведет к потере энергии молекулами газа, следовательно, к охлаждению атмосферы. Почему же этого не происходит?
11. Никто не усомнился в том, что можно говорить о температуре отдельного атома.
12. В МКТ мы считаем атомы всех газов одинаковыми шариками, лишенными их отличительных химических качеств. Все одинаково бегают-прыгают и одинаково соударяются. Почему же температуры конденсации у разных газов — разные? Где наша ошибка?
13. Рассматриваем тепловое расширение твердых тел. Никому не пришло в голову спросить – а если тело будет расширяться неограниченно, то могут ли атомы удалиться на такие расстояния друг от друга, что силы связи между ними станут очень маленькими, и тело просто рассыплется на отдельные атомы?
14. В магнитное однородное поле влетает заряженная частица и начинает двигаться по окружности. Как же быть с законом сохранения импульса? Импульс-то не сохраняется?
15. Заряженная частица движется по окружности в магнитном поле. Мы вычисляем период ее движения, а иногда даже «шаг спирали». Но в атомной физике при изучении движения электронов по орбитам мы узнаем, что заряженная частица не может равномерно двигаться по орбите: она должна излучать энергию, т.е. терять свою скорость. Это значит, что условие задачи о движении частицы в однородном магнитном поле сформулировано неверно?
16. В однородном магнитном поле на проводник с током действует сила (закон Ампера). Проводник движется с ускорением. Совершается работа. КТО тратит на это энергию? Магнит, что ли, размагничивается? Ну а батарее тем более нет дела до всего этого!
17. В замкнутой цепи постоянного тока мы умеем  рисовать график падения напряжения вдоль цепи. Как сделать то же самое, в случае, когда возникает ЭДС индукции (в магнитном поле), т.е. как нарисовать падение напряжения вдоль замкнутого контура? Или по-другому: где надо расположить условное обозначение «батареи», чью ЭДС мы вычисляем?
18. Я рассказываю о «черенковском излучении». Да-да, кивают головой дети. Да-да, похоже на сверхзвуковой самолет. Ни один не спросил – а можно ли, повышая напряжение на проводнике, разогнать электроны до скорости, большей, чем скорость звука, и заставить металл излучать звук (сделать звуковую пушку). А у меня заготовлен замечательный рассказ на эту тему из личного опыта!
19. Становится ли тяжелее электрический чайник после того, как в нем нагрели воду до кипения (по формуле E=mc²)? То же самое – к задаче на закон сохранения импульса про снаряд, застревающий в куче песка, насыпанной на тележку. Часть кинетической энергии снаряда пошла на нагревание песка и снаряда, значит, их массы возросли, следовательно, в закон сохранения импульса нужно вводить после соударения более массивный снаряд и более массивную тележку? Понятно, что поправки будут пренебрежимо малы, но нас интересует физика процесса!
    То  же самое про взвешивание на рычажных весах двух одинаковых пружинок, одна из которых сжата и в таком состоянии зафиксирована невесомой нитью. Ее энергия стала больше, значит, масса тоже возросла. Она перевесит?
20. То же самое про сжатую пружинку. Мы ее сжали, т.е. придали потенциальную энергию – изменилась ли масса пружинки? Как будет выглядеть формула для периода колебаний релятивистского пружинного маятника с учетом изменения энергии пружинки и возрастания массы из-за изменения скорости? Фактически это будет означать изменение жесткости пружины за время колебаний.
21. Нейтрон имеет некоторое время жизни (10,7 минуты) и претерпевает бета-распад. Все нейтроны одинаковы. Почему же времена полураспада разных ядер – так сильно отличаются друг от друга?
22. Рассказываю про то, что переносчиками кулоновского взаимодействия являются фотоны. Только один человек задал вопрос: так, что – в атоме всегда горит свет?

Как только ученик научится задавать такие вопросы, основанные на поисках противоречий, он тут же начнет умнеть не по возрасту, т.к. он будет вырабатывать у себя системный подход к проблемам.

Dubito ergo cogito, cogito – ergo sum. Сомневаюсь – значит, мыслю. Мыслю – значит, существую. Это сказал Декарт. А уж он-то понимал в мышлении!

Возврат к Оглавлению