Úvod:
Problémová kvalitatívna úloha sa začína problémovou situáciou, ktorú riešiteľ pozoruje, alebo s ktorou sa oboznamuje pri čítaní textu. Pri týchto úlohách treba formulovať problém, navrhnúť hypotézu o jeho riešení, analyzovať problémovú situáciu s použitím známych fyzikálnych súvislostí. V niektorých prípadoch je potrebné stanoviť určité neznáme fyzikálne údaje, vyhľadať ich v literatúre, prípadne ich odmerať. Niekedy sa žiada vykonať experiment na overenie záverov riešenia. Riešenie kvalitatívnej úlohy ukončíme vyslovením záveru, diskusiou o výsledkoch riešenia a hľadaním fyzikálnych súvislostí.
Schéma riešenia fyzikálnej úlohy:
1. Zápis textu úlohy, ktorá bude obsahovať potrebné podmienky a predpoklady.
2. Čítanie zápisu, objavenie problému.
3. Stanovenie hypotézy o riešení úlohy.
4. Analýza situácie, myšlienkový experiment, náčrt situácie.
5. Zhromaždenie ďalších potrebných údajov.
6. Všeobecné riešenie.
7. Záver a jeho slovné vyjadrenie.
8. Diskusia o výsledku /porovnanie výsledku s hypotézou/.
9. Hľadanie nových fyzikálnych súvislostí medzi výsledkom riešenia a inými známymi javmi.
1. Zadanie úlohy môže mať formu napísaného, či inou formou sprístupneného textu, alebo problémovej situácie, do ktorej žiaka uvedieme. Text, alebo situácia by mali obsahovať dostatok motivačných činiteľov, podmieňujúcich žiacku aktivitu. Ak zadávame úlohu modelovaním situácie, požadujeme od žiaka, aby úlohu slovne formuloval a text napísal.
2. V druhej fáze riešenia ide o objasnenie podstaty problémovej situácie a slovné vyjadrenie tejto podstaty textom, ktorý v čo najjasnejšej forme upozorňuje na problém, ktorý máme riešiť.
3. Formulácia hypotézy o riešení úlohy predstavuje tretiu fázu riešenia úlohy.
4. Pri riešení fyzikálnej úlohy vedieme žiakov k tomu, aby vždy znázorňovali náčrtom hoci aj najjednoduchšie situácie. V tejto fáze riešenia by mali žiaci uvažovať i o vzájomných súvislostiach vlastností objektov vytvárajúcich problémové situácie.
5. V prípade, že na overenie hypotézy použijeme experiment, zhromaždíme v tejto fáze pomôcky na jeho realizáciu.
6. Žiak prevedie experiment, alebo teoretický vyrieši úlohu na základe známych údajov, podmienok a dovtedy nadobudnutých vedomostí.
7. Záver a jeho slovné vyjadrenie je obvykle taký výrok, v ktorom sú zhrnuté výsledky, získané pri analýze problémovej situácie a pri všeobecnom riešení.
ÚLOHA: FĽAŠE NA DNE BAZÉNU
Zaradenie úlohy do:
7.ročník, MECHANICKÉ VLASTNOSTI KVAPALÍN A PLYNOV
2.8 Plávanie nerovnorodých telies
Pomôcky: väčšie akvárium (bazén), 2 sklenené fľaše, tenká hadička, piesok, voda
1. Na dne vodnej nádrže ležia 2 rovnaké otvorené sklenené fľaše. Môžeme tieto fľaše dopraviť na hladinu pomocou tenkej hadičky, ktorej dĺžka je približne rovnaká ako hĺbka nádrže ?
(Žiak úlohu prečíta a pokúsi sa o vlastnú formuláciu textu).
2. Máme možnosť použiť len tenkú hadičku a nič iné, aby sme z dna dostali na hladinu otvorené fľaše.
(Žiak hľadá možnosti riešenia, vyslovuje hypotézy H1-H3).
H1: Pokúsime sa prestrčiť hadičku do hrdla fľaše a potom ťahom dopraviť fľašu na hladinu.
H2: Koniec hadičky vsunieme do hrdla fľaše a budeme z fľaše odsávať vodu. Prázdna fľaša vystúpi na hladinu, v dôsledku pôsobenia hydrostatickej sily.
(Vyslovené hypotézy treba preskúmať a prijať, alebo zavrhnúť. H1 môžeme zavrhnúť hneď, lebo keď sa hadička ľahko vsunie do hrdla fľaše, ľahko aj vykĺzne pri ťahu. Ak nevieme vhodnosť hypotézy hneď posúdiť, rozhodujeme sa v ďalšej fáze riešenia).
(Po stanovení H2 sa úloha rozšírila o ďalší jav - o pôsobenie hydrostatickej vztlakovej sily na prázdnu fľašu. Hydrostatická vztlaková sila môže byť väčšia ako tiažová sila. Vtedy by mala fľaša vystúpiť na hladinu. Pri ďalšej analýze príde žiak na nedostatok v H2. Ak odsávame vodu z fľaše pod hladinou, popri hadičke sa dostáva do fľaše na miesto odsatej kvapaliny iná kvapalina - fľaša sa nevyprázdňuje).
H3: Hadičkou budeme vtláčať do fľaše vzduch. Ak sa podarí nahradiť vodu vo fľaši s časti vzduchom, vystúpi fľaša na hladinu.
(Žiak situáciu zobrazí a pokúsi sa obrázok využiť pri analýze problémovej situácie).
(Žiak nehľadá žiadne kvantitatívne údaje, prípade veľkého záujmu môže vykonať experiment).
Žiak musí uvažovať o vzťahu medzi tiažovou a hydrostatickou vztlakovou silou (Fg,Fvz) a mal by dôjsť k podmienke riešenia, ktorá musí byť splnená, aby fľaša vyplávala na hladinu: Fvz je väčšie alebo rovné Fg.
(Všeobecné riešenie úlohy žiak uzavrie výrokom: Fľaša vypláva na hladinu vtedy, ak vzduchová bublina, ktorú do nej umiestnime hadičkou, bude dostatočne veľká).
(V diskusií treba uvážiť, aký význam má výsledok pre riešenie problému úlohy).
Z obidvoch fliaš vypláva na hladinu pravdepodobne len jedna. Riešenie úlohy je podmienené počiatočnou polohou fľaše na dne bazénu.)
(Na koniec treba uvážiť, ako súvisí výsledok riešenia s inými javmi, ktoré sú známe z každodenného života, z prírody, ... ).
Poznámka:
Riešenie úlohy má súvislosť s dopravou stroskotaných lodí z morského dna na hladinu.