Роль елементів
цікавої фізики в підвищенні ефективності навчально-виховного процесу
Бойко Л.В.,учитель фізики вищої категорії,
Торезької загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів №9
Одним з ефективних шляхів пізнавальної активності учнів та інтересу до навчально-виховного процесу є методично обґрунтоване використання елементів цікавої фізики .В умовах сучасного диференційного навчання методика використання цікавої навчальної інформації,розширює можливості засвоєння учнями основних понять шкільного курсу фізики ,розв`язування ряду завдань щодо її вивчення,формування наукового світогляду .
Елементи цікавої фізики можна використовувати в таких випадках :
1.Під час пояснення нового матеріалу :
- цікава фізика може слугувати емоційною основою для запам`ятовування деяких важливих тем,або питань,що розглядаються на уроках;
- викликає зацікавленість завдяки використанням елементів історії фізики ;
- слугую своєрідною емоційною розрядкою в класі в певний момент часу .
2.Під час постановки і розв`язування задач :
- постановка експериментальних задач у цікавій формі ;
- нетрадиційна форма подачі умови задач;
- розв`язування задач - парадоксів.
3.Під час повторення,систематизація та узагальнення знань учнів .
4.Під час виконання лабораторних робот .
5.Під час виконання домашніх завдань .
Розглянемо конкретні приклади використання елементів цікавої фізики під час вивчення навчального матеріалу з різних розділів або тем курсу фізики.
Агрегатні стани речовини. Термін «газ» у наукову літературу ввів голландський лікар Ян Гельмонд . Після одного із своїх дослідів ,коли було спалено 62 фунта (1 фунт =0,4 кг) деревного вугілля ,а попелу одержано лише 1 фунт,Гельмонд записав у своєму щоденнику :»отже , 61 фунт вугілля перетворився в лісовий дух … Цей дух , до цього часу невідомий , я називаю новим іменем газ». Вченому дуже сподобалося придумане ним слово . Він говорив ,що воно співзвучне грецькому «хаос»(безладдя).
Дифузія. Серед великої кількості новостворених пластичних матеріалів один дістав назву «остам». Він є прекрасним клеєм для зламаних кісток . Якщо їх краї змастити остамом ,то на кілька хвилин кіста буде міцно з`єднана . Звичайно,що одразу людина на склеєну ногу наступати на може,але через кілька тижнів нога функціонуватиме,як здорова .
Маса тіла .Крім 1 кг існують й інші одиниці маси тіла . Наприклад,масу дорогоцінного каміння вимірюють у каратах:1 карат = 0,2 г . У Київській Русі одиницею маси була гривна,яка дорівнює приблизно 410г . Пізніше ця одиниця стала називатися фунтом :1 фунт = 0,025 пуда = 32 лоти = 96 золотників 9216 долей = 0,4 кг . Поширеною також була й така одиниця маси ,як пуд(приблизно 16 кг). Для зважування ліків використовують грани :1 гран = 0,6 г . У художній літературі можна натрапити на таку одиницю маси,як унція : 1 унція ≈ 29 кг .
Швидкість руху тіла. Спостереженнями було встановлено ,що найбільшої швидкості польоту досягають стрижу – близько 144 км / год . Сокіл – сапсан переслідуючи здобич , розвиває пікіруючи швидкість до 360 км / год ,тоді як у горизонтальному польоті його швидкість становить близько 90 км / год .
Спостерігаючи за польотом птахів з літаків та гір ,учені встановили ,що журавлі можуть залітати на найбільшу висоту до 4,5 км ,галки –до 2 , жайворонки – до 1,9 км. Гірські орли підіймаються на висоту до 5 км ,а грифи і кондори літають навіть на висоті до 7 км .
Більшість птахів має дуже велику дальність польоту . Наприклад чайки,перелітаючи через Атлантичний океан з Англії до Ньюфаунленду ,долають без посадки відстань до 3 500 км ,а золотисті сивки вдень і в ночі летіли з Нової Шотландії до Південної Америки , долаючи відстань близько 4 000км.
У підручниках з ботаніки ви прочитаєте багато цікавих відомостей і цифр .Наприклад , що швидкість руху води у хвойних рослин досягає 0,5 – 1 , см/год,а в листяних – набагато більше – до 4о см/год . Ця швидкість залежить від багатьох зовнішніх чинників і перш за все – від температури навколишнього середовища :чим вона нижче ,тим повільніше рухається рідина.
Тиск твердих тіл,рідин і газів. Усі ми живемо на дні повітряного океану – атмосфери . Кожне тіло , будь – яка піщинка , будь-який предмет на Землі зазнає тиску повітря . На кожний сантиметр поверхні тіла діє сила 10 Н . Тіло дорослої людини має площу приблизно 2 . Отже , на тіло людини діє з боку атмосфери сила 1 00 000 Н ,або 100 кН.
З великим тиском ми маємо справу кожного разу , проколюючи що-небудь голкою . Тому не дивно , що тиск жала комара становить 1 600 000 000 Па,а оси - удвічі більше. Це пояснюється дуже малою площею жала . У боротьби тварин за існування сила тиску має велике значення . Росомаха може по пухкому снігу до втоми загнати лося , бо вона чинить тиск 2 200 000 па , тоді ,як тиск лося становить 50 000 000 Па, і він глибоко провалюється в сніг . Заєць може втекти по пухкому снігу від вовка,бо його тиск становить 1 200 000 Па,а вовка – 1 10 разів більше .
В Арктиці і Антарктиці на наукових станціях користуються такими транспортними засобами , як снігоходи «Пінгвін» і «Харків`янка» . Снігохід «Харків`янка» має дизельний двигун потужністю 736 кВт і запас палива на 1 500 км .При масі 35 т. він має гусениці завширшки 1 м, що дає змогу долати снігову цілину , льодові тороси , круті схили . Снігохід має утеплену кабіну з площею 24з потужною опалювальною системою, зі спеціальною герметичною обшивкою , що уможливлює роботу в ньому навіть за морозів нижче 70 °С . У кабіні є спальні місця , радіорубка ,робоча кімната , кухня , сушильня,гардероб,санвузол .Розміри снігохіду таку : довжина – 8,5 м, ширина – 3,5 м , висота -4,2 м . Максимальна швидкість руху – 30 км/год .У задній частині снігоходу розміщена лебідка для само витягування і трос завдовжки 100 м . Снігохід може тягнути за собою причіп масою 70 т .Провалюючись в ополонку , снігохід не тоне ,він може за допомогою гусениць вийти на лід.
У природі існує понад 400 рослин –барометрів. Квітковий барометр можна знайти й на городі . Це маленька гілляста травиця – мокрець . По її дрібних білих квітках можна завбачити погоду протягом цілого літа :якщо вранці віночки не розкриваються , то вдень буде дощ .
Відомо , що павук робить павутиння відповідно до погоди . Якщо павук сидить ,забившись у середину павутини, і не виходить – це на дощ . Якщо він виходить з гнізда і плете нове павутиння – це на ясну погоду .
Одного разу в імператоре Цао – Цао,який правив Китаєм понад 2 000 років тому,виникла думка зважити слона . Як не метушилися сановники , ніхто з них не міг нічого придумати,адже ніде не було гігантських терезів . Коли вони визнали свою безпорадність , прийшов чоловік на ймення Чао – Чун і сказав , що він може зважити слона . Він попросив : «Накажіть поставити слона у великий човен , ослячого позначте рівень занурення човна у воду ,потім зніміть слона , а човен завантажте камінням так, щоб він занурився до позначки. Маса каміння буду дорівнювати масі слона . Талановитий самородок який випередив Архімеда , дістав пропозицію «щедру» винагороду – прихильний кивок імператора Цао – Цао .
У червні 1893 р. канадський пароплав «Порція» робив рейс з порту Сент-Джон (Ньюфаундленд) до Нью-Юрансуїка. Повз судна пропливали величезні льодові гори – айсберги . Пасажири захотіли розглянути айсберг й умовили капітана наблизитися до одного з них . «Порція» застопорила машини за 70 м від айсберга. Довжина плавучої гори становила майже 250 м,а висота – 60 м.
Несподівано льодова громада , що іскрилася на сонці , швидко відійшла від пароплава , і водночас корпус судна зазнав різкого поштовху . Здивовані матроси і пасажири побачили , що пароплав лежить на величезній крижині і с кожною секундою піднімається все вище і вище над поверхнею землі .
Стався неймовірний випадок! Відомо,що час від часу айсберги перевертаються пароплав був підхоплений щільною в підводній частині айсберга і залишався на вершині льодовитої гори протягом кількох хвилин . Потім айсберг хитнувся і знову зайняв попереднє положення ,а судно благополучно опинилося у воді . А потім,не зовсім благополучно : в його обшивці виникла щілина , і «Порція» ледве дісталася до найближчого порту .
Зміна агрегатних станів речовини. Підраховано, що протягом вегетаційного періоду одна рослина кукурудзи випаровує близько 200 кг води , а 35 – річна яблуня до 26 т! І всю цю масу вологи подає дереву своєрідний природний насос .
Електричні явища. Відомо , що Земля заряджена негативно , а її атмосфера – позитивно. Причому природна напруга навколо нас становить близько 130 в на 1 м. Тоді, наприклад , до дерева заввишки 10 м і глибиною залягання коренів близько 5 м постійно прикладена напруга близько 2000 в !
Учені помітили , що морозо-сухостійки рослини мають значно більший електричний опір , ніж звичайні .
Одна з «професій» електричного поля – електро-фарбування . Воно відбувається завдяки явищу переміщення зарядів в електричному полі . Предмет,що фарбують ,з`єднають з негативним полюсом електричної машини,а фарбопульт , рухаються в електричному полі до негативно зарядженого предмета і рівномірно покривають його фарбою. Такий спосіб дуже економічний і значно підвищує якість фарбування .
Фарбувати електричному полі можна вироби з металу ,деревини,скла,гуми тощо . Тому цей спосіб застосовують не лише в машинобудівній а й у взуттєвій ,деревообробній і меблевій промисловості .
Димарі заводів, фабрик теплових електростанцій викидають багато диму , який забруднює і отруює повітря. Кожної хвилини через наші легені проходить близько 10 л повітря , а зо добу – майже 15  .Людському організмові потрібне чисте повітря .Тому для очищення повітря від диму застосовують електрофільтри . Електрофільти- це металеві циліндри,по осі яких натягнуто провід, заряджений негативно . Циліндри мають позитивний заряд. Під дією електричного поля створено всередині циліндра , дрібні частинки ,заряджені негативно ,рухаються до стінок і осідають на них . Зі стінок пил ,або сажу періодично зчищають. За добу з електрофільтра середніх розмірів збирають декілька тон уловленого пилу і сажі. На одному із цементних заводів за 12 років електричний фільтр уловив 340000 т. цементного пилу . Уявіть , скільки будинків могло вилетіти «в трубу»,якби не було фільтра .
В деяких риб є органи , які виробляють електричний струм . Про таких риб знали ще у глибокій давнині . Електричного сома зображали у гробницях в Стародавньому Єгипті 6 000 років тому . Мабуть,вже тоді знали про лікувальну дію їхніх електричних розрядів. Прикладати електричну рибу до тіла хворого рекомендував і знаменитий давньоримський лікар Галет. Електричні органи сома,що розміщенні майже по всій довжині тіла риби . Дають розряди напругою до 360 В. А органи електричних скатів, які живуть у тропічних і субтропічних водах океанів виробляють цілу серію розряді (до 100 підряд) напругою 220 В.
Найпотужніші електричні органи – в електричних вугрів (довжина їх сягає до 3 м , а маса – до 20 кг ) , які живуть у річках тропічної Америки. Їхні розряди досягають 650 В і сили струму 2 А.
Електричні органи з потужними розрядами побудовані за принципом вольтового стовпа і слугують для захисту або нападу. Розряди діють на відстані до 6 м , паралізуючи тварин.
Інші групи електричних риб , наприклад американський морміруси , випускають серію низьковольтних імпульсів,створюючи навколо себе електричне поле . За зміною цього поля риби орієнтуються в середовищі.
Електричні органи в більшості випадків складаються з особливих клітин – електрощитів .
Магнітні явища. У Північно Американських преріях росте невеличка рослина , яку називають сильфіум. Її широкі мереживні листки розташовані в одній площині , ніби їх тільки – що витягли з-під преса , і завжди орієнтованіі ребром на північ-південь ,широким боком - на захід схід . Для подорожніх сильфіум є надійним компасом . Ця дивна властивість захищає рослину від жарких сонячних променів і надмірного випаровування вологи .
Магнітне поле Землі є орієнтирів для слимаків . Якщо на шляху слимака покласти магніт, що діє трохи сильніше , ніж магнітне поле Землі, то повертаючи магніт, можна змінювати напрямок руху слимака .
Виявлено , що навіть мухи якимось чином відчувають магнітне поле Землі . Німецький вчений Гюнтер помітив , що в 90 випадках із 100 вони сідають на горизонтальну поверхню в напрямку точно північ – південь або схід-захід . Таку саму особливість він виявив у хрущів та термітів .
Світлові явища . Вчені особливо добре вивчили світіння жучків – світлячків , які іскорками спалахують темними літніми ночами . Їхні органи світіння складаються з клітин , у яких міститься дві білкові речовини – люциферин і фермент люцифераза . Ці назви походять від латинського слова Lucifer– носій світла . Люциферин у присутності люциферази окислюється , при цьому виділяється енергія, до 92 % якої перетворюється на світло . Світіння світлячків слугує їм для опізнавання , і його можна спостерігати лише в темряві.
Серед сухопутних тварин,які святяться , є дуже мало , а ось серед жителів морів і океанів світіння дуже широко поширене. Багато тварин живуть на великій глибині куди не доходить сонячне світло . Особливо багато риб,у яких органи,що світяться,розміщенні по всьому тілу ніби гуляна електричних ламп .
У деяких тварин світлові органи складаються також з клітин, що відбивають і заломлюють світло , вони нагадують прожектори. Тварини можуть світитися за рахунок мікроорганізмів , які є в їх організмі.
Механічні коливання і хвилі . У різних комах число змахів крил за 1 с різне і коливається в досить широких межах . В окремих комах змахи настільки часті , що вони супроводжуються гудінням , дзижчанням або писком . Ось кілька прикладів числа змахів крил за секунду : метелики-капусниці -9(ми навіть не відчуваємо звуку , створеного ними ) , бабка – 80-100, джміль – 240 , кімнатна муха – 330 , бджола - 400, комар – 594 , а комарі «товкунчики» роблять близько 800 взмахів за одну секунду .
На острові Ява росте « квітка землетрусу» , яка називається королівською примулою . Вона відрізняється від усіх примул тим, що цвіте перед виверженням вулкану і цим самим сповіщає людину про лихо , яке насувається .
Близько 65 років тому французький вчений Поль Ланжевен одержав патент на перший у світі ультразвуковий локатор. Але природа випередила його . Вона наділила ним кажана . Дельфіни, кити , кашалоти випромінюють ультразвуки дуже широкого діапазону . Дельфін чітко відрізняє скелю від косяку риб . Серед безлічі островів Нової Зеландії, де важко знайти шлях, морякам у пригоду став дельфін . Відомий такий факт ,що один дельфін протягом майже 30 років добровільно виконував обов`язки лоцмана і проводив багато кораблів .
Одного разу артист цирку помітив ,що його собака реагує на звук свистка , якого сам він не чує. Цей свисток видавав ультразвуки. Артист привчив собаку гавкати стільки разів, скільки свисне свисток і почав виступати на арені . На прохання глядачів собака «виконував» різні арифметичні дії . Наприклад,питали,скільки буде,якщо шість розділити на два і собака гавкав три рази , бо його хазяїн тримаючи свисток у кишені стільки разів натискав на грушу свистка .
Життя вчених . У дитинстві Ісаак Ньютон дуже захоплювався різними механічними іграшками і моделями . Він будував маленькі водяні млини , робив самокати ,водяні і сонячні годинники . В одному із музеїв Англії й досі зберігається маленький циферблат сонячного годинника ,вирізаний понад 300 років тому хлопчиком Ньютоном на стіні будинку в силі Вульстроп, де він тоді жив .
Юний Ньютон дуже любив запускати повітряних зміїв . Він запускав їх навіть вночі,підвішуючи до змія паперовий кольоровий ліхтарик із запаленою свічкою . Жителям села ,які були здивовані появою рухомого вогника в нічному небі,хлопчик жартома пояснював ,що це пролітає нова комета.
Одного разу професор Деві одержав від незнайомого студента листа. Той повідомляв ,що ім`я його – Фарадей,що він слухав лекції шановного професора і дуже хотів би працювати разом з ним у Королівському інституті.
-Що йому відповісти?-спитав Деві свого асистента .
-Прийміть його і доручіть йому мити колби й пробірки . Якщо він погодиться,з нього будуть люди.
Історія підтвердила ,що асистент не помилився . Фарадей Довів,що він здатний на більше ,ніж миття посуду.
Пізніше Деві любив говорити:
Найбільшим моїм науковим відкриттям було то,що я відкрив Фарадея!
Використовуючи цікаву навчальну інформацію ,разом з учнями можна поставити і розв`язати , наприклад, такі задачі .
1.Сокіл – сапсан ,переслідуючи здобич , пікірує зі швидкістю 360 км\год . Який шлях він пролітає за 5 сек.?
2.Відомо ,що середня швидкість росту дуба приблизно 30 см\рік . Який вік дерева заввишки 6,3 м. ?
3.Яка маса льняної олії ,що займає об`єм 5 л .?
4.чому важко втримати в руках живу рибу ?
5.Чому сильний вітер улітку частіше ламає дерева , ніж узимку ?
6.Чому гине кит ,якщо він попадає на мілину ?
7.Чому риби мають слабкіший скелет ,ніж тварини,які живуть на суші .
8.Наведіть приклади біологічних годинників ?
9.Бджола , яка вилетіла з вулика , робить у середньому 220 змахів крилами за секунду . Коли вона повертається з медозбору ,кількість взмахів крилами зростає до 400 . Як це відбивається на звукові ,який ми чуємо ?
10.Чи правильний вислів «німий,як риба»?
11.Яку роль в житті рослини відіграє восковий наліт на поверхні листя ?
12.Чим пояснюється те ,що пір`я і пух водо плаваючих птахів не змочується водою.
13.Чому в холод багато тварин згортаються в клубок ,а в спеку , навпаки , намагаються збільшити свою вільну поверхню(собаки,коти ) ?
14.Яким чином хутро,пух,пір`я на тілі тварин,а також одяг людини захищають від охолодження ?
15.Якщо жаркого дня прикласти до щоки листок рослини ,то можна відчути його прохолоду? Чому ?
|