Научная регата. Внеклассное мероприятие

Разделы: Физика

Цели урока: проверить уровень усвоения основных знаний об агрегатных состояниях вещества, умение применять теоретические знания для решения качественных и расчетных задач, способствовать развитию взаимопомощи и сотрудничества.

Тип урока: урок - конференция.

Подготовительный этап: за одну неделю до зачета учащимся предлагаются вопросы трех вариантов.

I вариант

“Газы”

  1. Доказать утверждение: “Без газообразного состояния вещества нет жизни на земле”.
  2. Процессы парообразования и конденсации.
  3. Состояние динамического равновесия. Насыщенный пар, его свойства. Критическое состояние вещества.
  4. Сжижение газов. Использование в технике.
  5. Влажность воздуха. Величины, характеризующие влажность.
  6. Тепловое расширение газов. Его значение в природе и технике.

II вариант

“Жидкости”

  1. Доказать утверждение: “Без жидкого состояния вещества нет жизни на земле”.
  2. Поверхностный слой жидкости.
  3. Явление на границе жидкости с твердым телом.
  4. Капиллярные явления. Использование в природе, технике, быту.
  5. Внутреннее трение в жидкости.
  6. Тепловое расширение жидкостей. Его значение в природе и технике.

III вариант

“Твердые тела”

  1. Доказать утверждение: “Без твердого состояния вещества нет жизни на земле”.
  2. Свойства кристаллов. Монокристаллы и поликристаллы.
  3. Аморфные тела, их свойства.
  4. Жидкие кристаллы, их свойства.
  5. Упругие свойства твердых тел. Виды деформаций.
  6. Тепловое расширение твердых тел. Его значение в природе и технике.

План урока.

  1. Организационный момент. Вступительное слово учителя, представление команд, жюри, консультантов.
  2. Обсуждение теоретических вопросов.
  3. Обсуждение практических вопросов.
  4. Подведение итогов.

I Вступление.

(На доске написаны: тема урока, типы конкурсов, соответствие между набранными баллами и оценкой, а так же эпиграф)

... пора чудес пришла и нам
Подыскивать приходится  причины
Всему, что совершается на свете.

Уильям Шекспир.

Учитель физики: Необъятен мир физики! В окружающей природе и даже внутри нас - повсюду происходят физические процессы. Природа многолика, но на первый взгляд понятна и привычна. Несмотря на удивительное многообразие материалов и веществ, окружающих нас не только в физической лаборатории, но и в повседневной жизни, любые вещества могут находиться в четырех агрегатных состояниях, но сегодня нас будут интересовать три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное. Кроме того, происходят и знакомые переходы веществ из одного состояния в другое: замерзая, вода становится твердым льдом, при нагревании она испаряется, превращаясь в водяной пар. И на последних уроках мы отвечали на неизбежно возникающий вопрос: почему все это происходит? Сегодня мы проверим, какова глубина вашего понимания основных вопросов об агрегатных состояниях вещества и насколько вы умеете применять полученные знания при решении не совсем обычных качественных и практических заданий.

Зачет состоит из пяти туров (эта информация написана на доске), на каждом из которых можно заработать до 5 или до 10 баллов:

I тур – Философский, 1–5 баллов;
II тур – Физический, 1–10 баллов;
III тур – Литературный, 1–5 баллов;
IV тур – Математический, 1–5 баллов;
V тур – Экспериментальный, 1–5 баллов.

Таким образом, с учетом общего количества баллов, вы можете получить:

“отлично”, если вы набрали 27–30 баллов;
“хорошо”, если вы набрали 23–26 баллов;
“удовлетворительно”, если вы набрали 20–22.
Помощь консультантов – 5 баллов.

(Класс делится заранее на три группы, каждая выбирает капитана из числа учащихся и консультанта из числа наиболее хорошо обучающихся детей, которые и будут производить подсчет баллов и помогать, в случае необходимости, командам, за что должны “заплатить” 5 баллов за каждую консультацию или помощь. Вариант определяется жребием, аналогично, задания для каждой группы). Итак, мы начинаем зачет с первого тура.

I тур

Философский

Учитель физики: Каждая команда получила задание аргументировано объяснить или попытаться доказать утверждение: “Без газообразного, жидкого или твердого состояний вещества нет жизни на земле”. Нам осталось выяснить, какой вариант получит каждая команда. Мы приглашаем капитанов команд и по жребию каждый определит очередность своего выступления.

(Капитаны по жребию определяют порядок выступления. Каждая команда доказывает утверждение своего варианта, отвечая на вопрос: “Без ... состояния вещества нет жизни на земле”. Это “полет” мысли, плод логических рассуждений, фантазии учащихся)

II тур

Физический

Учитель физики: Второй тур позволит выяснить, какова глубина понимания основных вопросов об агрегатных состояниях вещества, суть процессов, протекающих при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое, а также понимание природы свойств различных агрегатных состояний и значение этих процессов в природе и технике. Ответы на вопросы должны быть лаконичными. Итак, первая группа, распределив между участниками вопросы, отвечает по плану:

  1. Процессы парообразования и конденсации.
  2. Состояние динамического равновесия. Насыщенный пар, его свойства. Критическое состояние вещества.
  3. Сжижение газов. Использование в технике.
  4. Влажность воздуха. Величины, характеризующие влажность.
  5. Тепловое расширение газов. Его значение в природе и технике.

(Выступления учащихся)

Учитель физики: Вторая группа также отвечает на вопросы, распределив их между участниками команды по плану:

  1. Поверхностный слой жидкости.
  2. Явление на границе жидкости с твердым телом.
  3. Капиллярные явления. Использование в природе, технике, быту.
  4. Внутреннее трение в жидкости.
  5. Тепловое расширение жидкостей. Его значение в природе и технике.

(Выступления учащихся)

Учитель физики: И, наконец, заключительное теоретическое выступление третьей команды, которая отвечает на вопросы, распределив их между участниками по плану:

  1. Свойства кристаллов. Монокристаллы и поликристаллы.
  2. Аморфные тела, их свойства.
  3. Жидкие кристаллы, их свойства.
  4. Упругие свойства твердых тел. Виды деформаций.
  5. Тепловое расширение твердых тел. Его значение в природе и технике.

(Выступления учащихся)

Учитель физики: Второй, физический тур закончился, и консультанты объявят результат первых двух туров.

(Консультанты, подсчитав общее количество заработанных баллов, оглашают результат)

III тур

Литературный

Учитель физики: Каждая группа должна с научной точки зрения провести анализ литературного отрывка, выбрав физическое явление, соответствующее данной теме.

Задание первой группе.

И. А. Бунин “Сумерки”

Все – точно в полусне. Над седой водой
Сползает с гор туман, холодный и густой,
Под ним гудит прибой, зловеще разрастаясь,
А темных голых скал прибрежная стена,
В дымящийся туман погружена,
Лениво курится, во мгле теряясь.

(Над нагретой водой находятся теплые слои воздуха, обогащенные влагой, которые легче холодных. Под действием архимедовой силы они поднимаются вверх в горы и попадают в область холодного воздуха. И уже там водяной пар охлаждается ниже точки росы, конденсируется в виде тумана - явление выпадения росы не на поверхность земли, а в объеме воздуха. И он по склону горы опускается обратно вниз к воде.

Таким образом, теплые слои воздуха, обогатившись влагой , поднимаются вверх и сильно охлаждаются. Водяные пары конденсируются, образуя капли или туман.)

Задание второй группе.

С. Г. Островой

А я все гладил снег рукой,
А он все звездами отсвечивал...
На свете нет тоски такой,
Которой снег бы не излечивал.
Он весь как музыка. Он – весть.
Его безудержность бескрайна.
Ах, этот снег... Не зря в нем есть
Всегда какая-нибудь тайна.

(Снег состоит из снежинок, растущих из мелких ледяных шестигранных кристалликов. Потоки воздуха поднимают снежинку, кружат ее, относят в сторону... Отражательная способность чистого снега свыше 90 %, кроме того снежный запас – это огромный запас влаги, необходимый полям и своеобразное гигантское одеяло, защищающее поверхность земли от холодных ветров, а весной - это талые воды, насыщенные кислородом и количество азотистых соединений летом прямо пропорционально высоте снежного покрова.

Таким образом, снег - скопление кристаллов льда, служащее теплоизоляционным покровом зимой, запасом влаги весной, питательными веществами летом и действительно белый снег обладает большой отражательной способностью.)

Задание третьей группе.

Л. А Мартынов.

Слышу я природы голос,
Порывающийся крикнуть,
Как и с кем она боролась,
Чтоб из хаоса возникнуть,
Может быть, и не во имя
Обязательно нас с вами,
Но чтоб стали мы живыми,
Мыслящими существами.
И твердит природы голос:
В вашей власти, в вашей власти,
Чтобы все не раскололось
На бессмысленные части!

(Физика – наука о природе. Постигая законы природы и используя их в своей практической деятельности, человек становится все более могущественным, ускоряя научно-технический прогресс. Возрастает ущерб, наносимый человеком природе: загрязняется атмосфера, на поверхности морей появляется нефтяная пленка, меньше остается лесов. Поэтому важность приобретает нравственная сторона отношения человека и природы. Сегодня как никогда актуален призыв беречь нашу землю, чтобы люди не направляли на свое собственное уничтожение те силы природы, которые они смогли открыть и покорить.

Таким образом, мы должны беречь природу, как мы бережем саму жизнь человека.)

IV тур

Математический

Учитель физики: Каждая группа должна правильно решить задачу, объяснив результат.

  1. Вечером на берегу озера при температуре 18о С относительная влажность воздуха равна 75 %. При какой температуре к утру можно ожидать появление тумана?
Дано:

t1= 18о C

j = 0,75

r 0 = 15,4 10-3 кг/м3

t < tр

 Решение:

Роса выпадает, если абсолютная влажность воздуха будет больше плотности насыщенных водяных паров. Определим абсолютную влажность при 18о С.

j = r /r 0 , r = j r 0

r = 0,75 15,4 10 -3 кг/м3 = 11,55 10 -3 кг/м3

Таким образом, r = 11,55 10 -3 кг/м3

соответствует t = 13о С, при которой

образуется туман.

Ответ: 13о С.
tр -?

2. Под каким давлением находится воздух в воздушном пузырьке диаметром 2 мм в воде на глубине 50 см, если атмосферное давление 105 Па?

Дано:

r = 2 10 -3 м

h = 0,5 м

p1 = 10 5 Па

s = 72 10 -3 Н/м

r = 10 3 кг/м3

g = 9,8 м/с2

 Решение:

Согласно закону Дальтона, общее давление определяется как сумма

атмосферного p1, гидростатического p2 и лапласовского давлений p3:

p = p1 + p2 + p3

p2 =r g h,

p3 = 2s / r

p = p1 + r g h + 2s / r

p = 10 5 Па+10 3 кг/м3 9,8 м/с2 0,5 м+2 72 10 -3 Н/м /210 -3 м=

=105044 Па » 105 кПа

Ответ: 105 кПа

p - ?

 3. Каково должно быть наименьшее сечение проволоки длиной 4,2м, чтобы при действии растягивающей силы, равной 10 к Н, ее абсолютное удлинение не превышало 0,6 см? Модуль Юнга стали 220 Г Па.

Дано:

l = 4,2 м

F = 10 4 Н

D l = 6 10 -3 м

Е = 2,2 10 11 Па

 Решение:

По определению:s = F/S

По закону Гука:s = Еe = Е D l / l

Приравнивая, получим: S = F l/ Е D l

S = 10 4 Н 4,2 м / 2,2 10 11 Па 6 10 -3 м = 31,8 10 -6 м2

Ответ: 31,8 10 -6 м2

Smin - ?

Учитель физики: Консультанты проверят правильность решения задач. А мы продолжаем нашу работу и подходим к заключительному этапу “Экспериментальному”.

V этап

Экспериментальный

Учитель физики: Каждой команде предлагается выполнить практическую работу (по жребию определяется тема практической работы).

Практическая №1 Определение средней квадратичной скорости молекул воздуха.

Практическая №2 Определение поверхностного натяжения воды.

Практическая №3 Определение модуля Юнга резины.

(Учащиеся должны знать порядок выполнения работы, поэтому они только производят измерения и оглашают результат, а консультанты наблюдают и оценивают работу. После выполнения работы, консультанты подводят общий итог)

Учитель физики: Наша работа подошла к завершению. Итогом каждого ученика является итог группы, т. е. та оценка, которую вы получили в соответствии с набранными баллами.

(Оглашение результатов зачета)

И не важно каким путем человек получает истинные знания, важен результат. И я надеюсь, что сегодня вы получили именно то, что ожидали.

И завершить я бы хотела словами Конфуция:

Три пути ведут к знанию: путь размышления – это путь самый благородный, путь подражания – это путь самый легкий и путь опыта – это путь самый горький.

(Ответы на вопросы учащиеся могут найти в учебниках по физике для классов с углубленным изучением предмета. Описание практических работ – в сборниках фронтальных лабораторных работ или сборниках факультативных курсов по физике)