Elena ErmakovaФизика занимает одно из первых мест среди научных дисциплин. Она дает возможность показать человеку гуманистическую сущность научных знаний, так как является основой многих направлений научно-технического прогресса. Процесс изучения физики помогает формировать нестандартное мышление, творческие способности, мировоззрение и убеждения и т. п.
Литература развивает творческое мышление, заставляет задуматься над прочитанным, содействует более прочному усвоению знаний [1–3], создает яркие образы, словесную наглядность, которые служат опорой для формирования понятий.
Таким образом, описание различных физических явлений мы можем найти не только в учебниках физики, но и в русской и зарубежной литературе [4–6], пословицах, поговорках и стихах [7–11], сказках [12–14], о чем свидетельствует та самая тесная связь науки на примере физики и литературы. Читающий может найти для себя «точки соприкосновения» физических явлений и литературных текстов с их описанием, такие как:
- иллюстративные изображения (история открытия законов, явлений, изобретений и т. д.);
- достоверное описание физических явлений (шаровая молния, миражи, северное сияние и т. д.);
- описание работы физических приборов, технических достижений и изобретений (описание как существующих, так и выдуманных авторами).
Если удачно подобрать какой-либо отрывок из произведения на уроке или внеклассном мероприятии, то это повысит восприятие изучаемого материала и позволит четче увидеть красоту физического явления [15–18].
Подобного рода художественные раскрытия понятий, описания физических явлений можно найти на страницах произведений М. Ю. Лермонтова.
Например, множество описаний физических явлений можно найти в произведении «Герой нашего времени»: «Разговор этим кончился, и мы продолжали молча идти друг подле друга. На вершине горы нашли мы снег. Солнце закатилось, и ночь последовала за днем без промежутка, как это обыкновенно бывает на юге; но благодаря отливу снегов мы легко могли различать дорогу, которая все еще шла в гору, хотя уже не так круто».
Или в стихотворении «Наполеон (Дума)»:
…Нередко внемлет житель сих брегов
Чудесные рассказы рыбаков.
Когда гроза бунтует и шумит,
И блещет молния, и гром гремит,
Мгновенный луч нередко озарял
Печальну тень, стоящую меж скал.
Один пловец, как не был страх велик –
Мог различить недвижный смуглый лик,
Под шляпою, с нахмуренным челом,
И две руки, сложенные крестом.
Произведения М. Ю. Лермонтова [19, 20] учат находить красоту и очарование в природе. Обычно их заголовки привлекают внимание читателя, так как отражают сущность содержания рассказа или стихотворения. В этом отношении они имеют психолого- педагогическую ценность.
Описанные физические явления и процессы можно использовать при решении качественных и количественных задач по физике. Приведем примеры качественных задач, созданных на основе отрывков из произведений М. Ю. Лермонтова.
***
Посередине трещал огонек, разложенный на земле, и дым, выталкиваемый обратно ветром из отверстия в крыше, расстилался вокруг такой густой пеленою, что я долго не мог осмотреться; у огня сидели две старухи, множество детей и один худощавый грузин, все в лохмотьях. Нечего было делать, мы приютились у огня, закурили трубки, и скоро чайник зашипел приветливо (Герой нашего времени, 1840).
Почему дрова в огне трещат?
Древесина – пористый материал, и между тканями дерева есть поры, в которых скапливается газ при нагревании древесины. Когда слои сгорают, происходит разрушение, и мы слышим щелчки.
***
Кто в утро зимнее, когда валит
Пушистый снег, и красная заря
На степь седую с трепетом глядит,
Внимал колоколам монастыря;
В борьбе с порывным ветром, этот звон
Далеко им по небу унесён,
И путникам он нравился не раз,
Как весть кончины иль бессмертья глас.
(Кто в утро зимнее, когда валит, 1831)
Почему возникает порывистый ветер?
Нагретый воздух расширяется и поднимается вверх. Холодный опускается на его место – это и есть порыв ветра. Разница в температуре и плотности воздуха особенно ощутима на границе тени от туч. Она зависит также и от отражательной способности данного участка земной поверхности, от влажности земли и ещё каких-нибудь факторов, но это всё величины более-менее постоянные.
***
Как солнце зимнее прекрасно,
Когда, бродя меж серых туч,
На белые снега напрасно
Оно кидает слабый луч!..
Так точно, дева молодая,
Твой образ предо мной блестит;
Но взор твой, счастье обещая,
Мою ли душу оживит?
(Солнце, 1832)
Почему зимой солнце светит, но не греет?
Зимой Солнце не греет потому, что оно поднимается невысоко над горизонтом. Его лучи падают на поверхность под малыми углами и поэтому плохо нагревают поверхность земли.
***
Казалось мне,
Что я лежу на влажном дне
Глубокой речки – и была
Кругом таинственная мгла.
И, жажду вечную поя,
Как лед холодная струя,
Журча, вливалася мне в грудь...
И я боялся лишь заснуть, –
Так было сладко, любо мне...
А надо мною в вышине
Волна теснилася к волне.
(Мцыри, 1839)
Как появляются волны?
Изначально волна появляется благодаря ветру. Буря, образовавшаяся в открытом океане, вдали от берега создаст ветра, которые воздействуют на поверхность воды, и в связи с этим начинает возникать зыбь. Ветер, его направление, а также скорость – все эти данные можно увидеть на картах прогноза погоды. Ветер начинает раздувать воду, и начнут появляться «малые» (капиллярные) волны.
***
Девятый час; уж темно; близ заставы
Чернеют рядом старых пять домов,
Забор кругом. Высокий худощавый
Привратник на завалине готов
Уснуть; – дождя не будет, небо ясно,
Весь город спит. Он долго ждал напрасно;
Темны все окна – блещут только два –
И там – чем не богата ты, Москва!
(Девятый час; уж темно; близ заставы, 1832)
Почему происходит смена дня и ночи?
***
Душа его от глаз пророка
Со страхом удалилась прочь;
И тень его в горах востока
Поныне бродит в темну ночь,
И под окном поутру рано
Он в сакли просится, стуча,
Но, внемля громкий стих Корана,
Бежит опять под сень тумана,
Как прежде бегал от меча.
(Беглец, 1839)
Каким законом можно объяснить появление теней?
Появление тени объясняется законом прямолинейного распространения света. Тень можно получить при освещении любого тела точечным источником света. Если источник принять за точечный нельзя, то кроме тени у тела будет наблюдаться и полутень.
***
Листья в поле пожелтели,
И кружатся, и летят;
Лишь в бору поникши ели
Зелень мрачную хранят.
Под нависшею скалою,
Уж не любит, меж цветов,
Пахарь отдыхать порою
От полуденных трудов.
Зверь отважный поневоле
Скрыться где-нибудь спешит.
Ночью месяц тускл, и поле
Сквозь туман лишь серебрит.
(Осень, 1828)
Почему осенью листья желтеют, а ели остаются вечнозелеными?
Особое зелёное вещество, которое содержится во всех листьях, хлорофилл, преобразует эти два компонента в питание для дерева. При этом большая часть воды испаряется с их поверхности. С наступлением холодов лиственные деревья получают меньше солнечного света и воды из промерзшей почвы. Чтобы перезимовать, они запасают необходимое количество питательных веществ и влаги, сбрасывают листья и впадают в спячку. От морозов их ствол и ветки надежно защищены корой.
У елей имеются тонкие иголки, покрытые толстой оболочкой. Благодаря этому они почти не теряют влагу с поверхности и могут оставаться на дереве в холодное время года.
***
И свежий лес шумит при звуке ветерка,
И прячется в саду малиновая слива
Под тенью сладостной зеленого листка;
Когда росой обрызганный душистой,
Румяным вечером иль утра в час златой,
Из-под куста мне ландыш серебристый
Приветливо кивает головой…
(Когда волнуется желтеющая нива, 1837)
При каких условиях возникает роса?
Роса возникает из испарений, их перемещений в атмосфере, последующей конденсации в виде периодического выпадения различных осадков и стока обратно в мировой океан. Этот процесс носит название большого или мирового круговорота воды в природе.
***
Ревет гроза, дымятся тучи
Над темной бездною морской,
И хлещут пеною кипучей
Толпяся, волны меж собой.
Вкруг скал огнистой лентой вьется
Печальной молнии змея,
Стихий тревожный рой мятется –
И здесь стою недвижим я.
(Гроза, 1830)
Объясните возникновение грома и молнии с точки зрения физики. Что является источником грома?
На облаках скапливаются отрицательные заряды. Когда разность потенциалов между ними и землёй достаточна, возникает разряд – молния. В самом разряде воздух раскаляется и ионизируется, то есть становится проводящим. Так заряд перетекает на землю. При этом, так как в молнии резко подскакивает давление, образуется волна из этого давления. Сам процесс сверхзвуковой, и, когда волна доходит до нашего уха, мы слышим гром.
***
Колосья в поле под серпами
Ложатся желтыми рядами.
Все утром дышит; ветерок
Играет в Тереке на волнах,
Вздымает зыблемый песок.
Свод неба синий, тих и чист;
Прохлада с речки повевает,
Прелестный запах юный лист
С весенней свежестью сливает.
Везде, кругом сгустился лес,
Повсюду тихое молчанье;
Струей, сквозь темный свод древес
Прокравшись, дневное сиянье
Верхи и корни золотит.
(Черкесы, 1828)
Как объяснить распространение запаха?
Распространение запахов объясняется движением молекул. Запах распространяется спустя некоторое время, потому что движению молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются.
***
Белеет парус одинокой
В тумане моря голубом.
Что ищет он в стране далекой?
Что кинул он в краю родном?
Играют волны, ветер свищет,
И мачта гнется и скрыпит;
Увы! – он счастия не ищет
И не от счастия бежит!
(Парус, 1839)
Почему ветер «свищет»?
Так как массы воздуха взаимодействуют между собой, при этом может происходить определенное «трение», при котором ветер может создавать конкретные звуки, которые похожи на вой. Особенно часто можно услышать вой ветра в зимний период на открытой местности.
***
На святой Руси, нашей матушке,
Не найти, не сыскать такой красавицы:
Ходит плавно – будто лебедушка;
Смотрит сладко – как голубушка;
Молвит слово – соловей поет;
Горят щеки ее румяные,
Как заря на небе божием;
Косы русые, золотистые,
В ленты яркие заплетенные.
(Песня про царя Ивана Васильевича, молодого опричника и удалого купца Калашникова, 1837)
Почему рассвет красный?
Солнце на рассвете или на закате красного цвета, потому что свет низкого солнца падает на Землю под очень малым углом и должен пройти гораздо больший путь через атмосферу, чем днём. В результате большая часть коротких волн (синих и фиолетовых) рассеивается и поглощается воздухом
Можно найти еще множество отрывков, где автор описывает физические явления. Читая какие-либо произведения М. Ю. Лермонтова, можно не только следить за развитием сюжета, но и вспоминать законы и явления, изучаемые на уроках физики, и попытаться применить их в тех или иных ситуациях. Все это способствует достижению учащимися личностных, предметных и метапредметных результатов обучения.
Использование художественной литературы оказывается весьма эффективным, если придерживаться определенных методических требований; в частности, цитируемое должно:
- отражать основной, а не второстепенный или дополнительный материал;
- быть кратким, лаконичным;
- быть связано с конкретными вопросами курса физики;
- иметь художественные достоинства: яркость и убедительность образов, выразительность;
- способствовать положительной мотивации к изучению физики.
Можно отметить, что произведения, раскрывающие связь между предметами, имеют отношение к многим физическим явлениям и могут использоваться при изучении все разделов физики.
Именно связь физики и литературы в современном образовании дает возможность учащимся познавать мир физики не обычными научными фактами и определениями, а воспринимать более образно и красочно [cм. также 21–24]. С научной точки зрения литература будет способствовать развитию познавательного процесса, внимательности и интереса у учащихся, научит смотреть на науку глазами искусства.