Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №21/2001

Архив

КОНКУРС «Я ИДУ НА УРОК»

Г.И.ПОНОМАРЕВА, Е.А.Копылова,
школа № 76, г. Екатеринбург, Свердловская обл.

Незабываемое путешествие по Азии

Интегрированный урок-путешествие: физика + география
7-й класс. Базовый курс

Везде исследуйте всечасно,
Что есть велико и прекрасно,
Чего еще не видел свет...
М.В.Ломоносов

Все связано со всем.
Закон природы

Этот нетрадиционный урок проводится после того, как по физике изучена тема «Давление твердых тел, жидкостей и газов», а по географии – «Субрегионы зарубежной Азии». Класс делится на пять групп. Три группы – команды путешественников комплексной экспедиции, четвертая – группа художников (рисует схему-карту маршрута путешествия, а на уроке контролирует прохождение маршрута), пятая группа – группа советников (к уроку готовит несколько кроссвордов по теме урока, а на уроке помогает командам выйти из затруднительных ситуаций). К классной доске прикрепляют красивую схему-карту маршрута, записывают тему урока и эпиграф к нему, чертят оценочную таблицу, вывешивают карту Евразии.

При прохождении маршрута на разных его этапах команды получают задания. По мере выполнения заданий на схеме-карте путешествия флажками отмечают положение команд на маршруте и заполняют оценочную таблицу. Ответы оцениваются по 2-балльной системе. Если команда не справляется с заданием, она обращается за помощью к советникам (группа № 5), теряя при этом баллы, а советники набирают их и имеют возможность в конце урока получить отметку. Команды могут получить дополнительные баллы за поправки и дополнения к ответам других команд. Если команда при ответах обращается за помощью и теряет баллы, то ее флажок продвигается по маршруту, но от него отрезается определенная часть (для наглядности). В ходе урока учащиеся записывают в тетрадях тему урока, эпиграф к нему и подробно описывают два любых задания.

Цели урока

Ход урока

Учитель географии. Сегодня мы проводим необычный урок, урок-путешествие комплексной экспедиции по Азии. Трем командам предстоит совершить гипотетическое путешествие по Азии, охватив три наиболее крупных и интересных региона, расположившихся с запада на восток (Юго-Западная Азия, Южная Азия, Юго-Восточная Азия), с целью наблюдения и изучения различных природных явлений. Время года – весна. Вот схема-карта маршрута (объясняет порядок игры).

Учитель физики. Мы начинаем путь с разминки для капитанов. Капитаны, на старт! (Капитаны вытаскивают задания из конверта № 1.)

Ответ. Широкие лямки обеспечивают большую площадь опоры груза, при этом давление становится меньше. Это соответствует формуле давления p = F/S. Рюкзак надо укладывать так, чтобы на спину приходились мягкие, гладкие, ровные поверхности. Выступы имеют малую площадь опоры, и давление в местах выступов возрастает.

Ответ. Подошвы ботинок должны быть резиновыми и рельефными (больше коэффициент трения). Ботинки должны быть свободными, чтобы можно было вложить войлочную стельку и надеть шерстяной носок, что, во-первых, уменьшает давление на стопу в отдельных ее точках при ходьбе по острым камням, т.к. при этом деформируется сначала подошва, потом стелька и носок, а уже затем стопа, а во-вторых, способствует удержанию тепла, т.к. войлок и шерсть обладают плохой теплопроводностью. Кроме того, у ботинок должна быть широкая подошва, тогда площадь опоры, а следовательно, и устойчивость человека увеличивается. Ведь обувь должна быть не только удобной, но и обеспечивать безопасность в трудных переходах. В горах путешественнику поможет палка с острым концом – альпеншток.

Ответ. Компас, барометр, термометр, нож, шприц, пипетка, топор, пила, спички, фонарик.

Жюри подводит итоги. Заполняется оценочная таблица, флажки всех команд продвигаются по маршруту на одну масштабную единицу (2 балла).

Учитель географии. В конверте № 1 есть еще по одному вопросу командам. Пожалуйста, капитаны, выберите отвечающих. Предварительно ответ можно обсудить, но не больше 1 мин.

Ответ. Одежда должна быть из натуральных волокон, чтобы предохранять от перегрева (натуральные волокна содержат в себе достаточно много воздуха). Голова должна быть покрыта чалмой (несколько слоев хлопчатобумажной ткани, обмотанной вокруг головы, содержат воздушную прослойку, что предохраняет от перегрева голову). Днем в пустынях воздух теплее нашего тела, и теплота передается телу. Воздух, содержащийся в натуральных волокнах ткани и между ее слоями, обладает плохой теплопроводностью, поэтому перегрева не происходит. Лицо лучше всего прикрыть от песчаного ветра и от солнечных ожогов (песчинки малы и при ударах о кожу создают большое давление, что ощущается как уколы).

Ответ. Сели, землетрясения. Эти явления связаны с законами трения, тяготения, давления, действием силы тяжести, законами колебаний и распространения волн.

Ответ. Летом, во время летнего муссона. Муссон – это ветер, дующий зимой с суши, а летом – с моря, т.е. меняющий свое направление при смене времен года. Из-за близости суши и моря температуры воздуха над ними сильно различаются. Зимой над сушей преобладает область высокого давления, и воздух начинает двигаться в сторону моря. Это сухие и холодные ветры. Летом суша нагревается больше, и над ней формируется область пониженного давления (в нижнем слое атмосферы). Ветер дует с моря на сушу, он теплый и влажный. Наступает сезон дождей. Непрерывные ливни приводят к чрезмерному увеличению влажности, что отрицательно сказывается на самочувствии человека, увеличивается численность мошкары и гнуса, усиливается заболачивание местности. Путешествия во время дождей нереальны.

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте флажки передвигаются на следующую масштабную единицу.

Учитель географии. Итак, команды уже в пути. Но первый большой привал им пришлось сделать не там, где было запланировано, – произошло землетрясение, и команды, спасаясь, попали в незнакомую местность, потеряв при этом друг друга. Чтобы сориентироваться, им пришлось внимательно присмотреться, определить свое местонахождение, преодолеть неблагоприятные для привала места, но потом им посчастливилось встретиться и устроить привал. Итак, задание «Где мы?» Капитаны, получите конверт № 2 «Описание территории» и обсудите со своими командами.

Ответ. Это один из типичных природных комплексов Аравийской пустыни (показывают на карте Евразии).

Ответ. Это Гималаи (показывают на географической карте).

Ответ. Это влажные тропические леса (показывают на карте).

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте путешествия флажки продвигаются на следующую масштабную единицу и попадают на первый привал.

Учитель физики. Итак, команды сориентировались и, преодолев трудности первого этапа пути, достигли наконец первого большого привала. Здесь они отдыхают, делятся впечатлениями, заносят в дневники путевые заметки, результаты научных наблюдений. Посмотрим, что записали капитаны, и попытаемся проверить их выводы и расчеты. Итак, задание «Научные наблюдения». Капитаны, получите их из конверта № 3.

Задание. Во сколько раз сильнее выталкивается тело при его полном погружении в Мертвое море, чем в реку? Продемонстрируйте опыт с ареометром и соленой водой «из Мертвого моря» (плотность речной воды равна 1000 кг/м3).

Ответ.

В Мертвом море тело выталкивается в 1,3 раза сильнее, чем в реке.

Задание. Чем и почему отличается поведение мыльных пузырей в горах? Поясните с помощью закона Архимеда. Продемонстрируйте опыт с мыльными пузырями.

Ответ. Мыльные пузыри какое-то малое время как бы висят в воздухе, т.к. воздух в них теплый, а его плотность меньше плотности окружающего холодного воздуха. Следовательно, сила тяжести пузыря, т.е. его оболочки и теплого воздуха в нем, равна выталкивающей силе, действующей на пузырь со стороны окружающего холодного воздуха (условие равновесия или плавания тел в жидкости или газе):

Затем воздух в пузыре быстро охлаждается, его плотность увеличивается, а значит, сила тяжести становится больше выталкивающей силы, и пузырь опускается:

В горах пузыри опускаются быстрее, чем на равнине, т.к., во-первых, в горах воздух в пузырях охлаждается быстрее (окружающий воздух в горах холоднее, чем на равнине); во-вторых, воздух в горах разреженнее, следовательно, выталкивающая сила меньше, чем на равнине.

Задание. Почему это происходит? На какую глубину может нырять человек без вреда для здоровья (давление не должно быть выше 3–4 атм)?

Ответ. С увеличением глубины растет гидростатическое давление – прямо пропорционально глубине погружения:

Внутреннее же давление в органах человека по-прежнему равно атмосферному. Отсюда и возникают неприятные ощущения – наружное давление создает бо1льшую силу давления на барабанные перепонки, чем сила давления изнутри. Рассчитаем, на какую глубину нырять безопасно. Учтем, что 1 атм » 105 Па.

Ответ. Безопасно нырять на глубину до 40 м.

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте путешествия флажки передвигаются на следующую масштабную единицу.

Учитель географии. Команды отдохнули и отправились дальше разными путями. Однако им не удалось достичь второго привала без происшествий. Все они были захвачены в плен аборигенами (на карте-схеме флажки передвигаются в треугольники «Плен»). Чтобы вырваться из плена, каждой команде предстоит выполнить задание из конверта № 4.

Ответ. Это жители Аравийского полуострова – арабы, принадлежащие к семито-хамитской, или афразийской языковой семье.

Ответ. Это жители полуострова Индостан. Большинство народов этого полуострова относятся к индоевропейской языковой семье.

Ответ. Это жители полуострова Индокитай – карены, принадлежащие к сино-тибетской языковой семье.

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте путешествия флажки передвигаются на следующую масштабную единицу.

Учитель физики. Итак, вы уже на полпути к свободе, осталось сделать вторую часть задания из конверта № 4 - выполнить желания вождей.

 Ответ. Этот сосуд-кружка называется «Напейся, но не облейся». Как из нее пить? Наклонить нельзя, т.к. вода польется из сквозных отверстий 1. Секрет в том, что в ручке и частично в венчике 2 имеется канал 3. У канала четыре выхода: А – внутри кружки, в основании ручки, В и С – вверху на ручке, D – на венчике. На ручке и венчике для маскировки есть ряд глухих «отверстий» Е. Если кружку взять так, чтобы перекрыть пальцами отверстия В и С, губы приложить к выходу канала D и создать в полости рта разрежение, то вода польется в рот под действием атмосферного давления.

Ответ. Надо погрузить банку в воду, затем закрыть верхнее отверстие пальцем, вынуть банку и принести вождю. Атмосферное давление, которое, по закону Паскаля, передается по всем направлениям без изменения, не даст воде вылиться.

Ответ (см.: Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика-7, 1995, с. 105, рис. 144). Если давить на резиновую пленку, то стеклянный пузырек тонет. Прекратим воздействие – и он всплывет. Это происходит потому, что давление, производимое на пленку, передается воздуху в сосуде, а через него – воде. Вода, по закону Паскаля, передает давление во все стороны без изменения. Поэтому часть воды войдет в пузырек, сжимая находящийся в нем воздух. Общая сила тяжести пузырька с воздухом и водой станет больше выталкивающей силы, и пузырек утонет. При прекращении давления на пленку часть воды из пузырька выходит, т.к. давление снаружи уменьшилось. Общая сила тяжести пузырька с воздухом и водой становится меньше выталкивающей силы, и поэтому пузырек всплывает.

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте флажки продвигаются на следующую масштабную единицу.

Учитель географии. Итак, команды освобождены. Они направились дальше по маршруту и вскоре достигли турбазы «Ветер», где и сделали привал. На базе путешественники начали готовиться к прохождению последней части маршрута и поняли, что им придется встретиться с необычными явлениями, связанными с образованием и свойствами ветров. Кроме того, двум командам предстояло подняться на вершины Гималаев. Уже вечером необычные явления дали о себе знать. Капитаны получают задания из конверта № 5, которое также состоит из двух частей.

Ответ. Сильные ветры, возникающие в пустынях, поднимают в воздух огромное количество пыли, лёсса, песка и уносят за сотни и тысячи километров. Цветная пыль, образуя ядра конденсации и выпадая вместе с дождем или снегом, окрашивает их в различные цвета.

Ответ. Первый ветер – фён, второй – бора1.

Фён возникает в том случае, когда по одну сторону горного хребта атмосферное давление высокое, а по другую – низкое. Из-за разницы давлений воздух движется из области высокого давления в область низкого давления и переваливает через хребет. Когда теплый влажный воздух (ТВВ) поднимается по склонам гор, он адиабатически охлаждается, в результате чего на наветренных склонах выпадают осадки (происходит конденсация водяного пара). Когда воздух переваливает через вершины горного хребта, он успевает потерять значительную часть содержавшегося в нем водяного пара и нагреться за счет скрытой теплоты его конденсации. Опускаясь по подветренной стороне, он еще больше нагревается вследствие сжатия. Таким образом, воздух на подветренных склонах оказывается очень теплым и сухим (ТСВ).

 

 Бора'   возникает при вторжении холодных масс воздуха, которые образуют область высокого давления. Вследствие большой разности атмосферных давлений сила ветра очень велика. Бора' опускается со сравнительно невысоких хребтов, поэтому нагревание воздуха при опускании незначительно.

Проводник, который жил на базе, рассказал о таком необычном явлении: на острове, расположенном в центре большой акватории, можно наблюдать, как гонимые ветром облака при подходе к острову разделяются на две части и «обтекают» его. Над акваторией идет дождь, а в районе острова сияет солнце. В чем причина этого явления?

Ответ. Летом мощные потоки теплого сухого воздуха, поднимающиеся с поверхности острова, лишенного рек и озер, «разрезают» тучи и отводят их в сторону. Только очень большой ветер в состоянии осилить вертикальные воздушные потоки и дать возможность дождю пролиться над островом.

Подводятся итоги, заполняется оценочная таблица, на схеме-карте флажки передвигаются на следующую масштабную единицу.

Учитель физики. Наконец путешественники отправились в путь. Осталось преодолеть последнюю часть маршрута. Каждой команде пришлось встретиться со своими трудностями, искать ответы на возникшие вопросы, продолжать наблюдения, измерения. Посмотрим, насколько успешной будет последняя часть путешествия. (Капитаны получают вторую часть задания также из конверта № 5.)

Ответ. Известно, что нормальное атмосферное давление 760 мм рт. ст. Известно также, что при небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст.

Dp = 760 мм рт. ст. – 660 мм рт. ст. = 100 мм. рт. ст.
h = 12 м/мм рт. ст. • 100 мм рт. ст. = 1200 м.

Ответ. Высота вершины над уровнем моря 1200 м.

Ответ. По данным атласа, средняя летняя температура у подножия Гималаев +25 °С. Тогда, зная термические закономерности (на каждые 1000 м подъема температура падает на 6 °С), можно рассчитать высоту, на которой находится долина:

+25 °С – 0 м;
+19 °С – 1000 м;
+13 °С – 2000 м;
+7 °С – 3000 м;
+1 °С – 4000 м.

Ответ. Высота долины Занскар примерно 4000 м над уровнем моря.

Ответ. При выдергивании ног из болота под стопой создается пространство, в которое воздух не может попасть. Поэтому, вытаскивая ногу, человек должен преодолеть не только сопротивление вязкой почвы, но еще и силу давления атмосферного воздуха. Чтобы не увязнуть в болотном грунте, надо увеличить площадь опоры, т.е. использовать доски, ветки и т.п.

Подводятся итоги выполнения заданий, на схеме-карте флажки передвигаются на следующую (последнюю) масштабную единицу и устанавливаются в прямоугольнике «Домой».

Учитель географии. Итак, наше путешествие закончилось. Команды едут домой, разгадывают кроссворды, приготовленные пятой группой. Всем весело, все делятся впечатлениями. А жюри подводит общие итоги.

Учитель физики. Сегодня, совершив гипотетическое путешествие, вы не только показали свои знания и умение применять их в различных ситуациях, но поняли, что природа, следуя своим законам, объединяет физику, географию, математику и другие науки. А нам надо знать эти законы, уметь учитывать их и пользоваться ими. Слова великого физика Нильса Бора: «Учиться у природы и следовать ее законам», – мы можем считать девизом нашего урока.

Спасибо всем за участие в путешествии! Мы желаем вам дальнейших успехов в изучении наук и надеемся, что среди вас будут и замечательные физики, и замечательные путешественники.

В оценочной таблице записывается общее количество баллов, которые набрала каждая команда. Объявляются результаты, оценки, перечисляются наиболее активные учащиеся. Команды награждаются призами.

 Оценочная таблица

Маршрут Команда
1 2 3

I. Старт – «Разминка»:
физика – 2 балла,
география – 2 балла

     

II. «Где мы?»:
география – 2 балла

     

III. Первый привал. «Научные наблюдения»: физика – 2 балла

     

IV. Плен:
география – 2 балла;
физика – 2 балла

     

V.  Второй привал. Турбаза «Ветер»: география – 2 балла,
физика – 2 балла

     

Итоги

     

 Литература

Гармаш Л.Д. Физика на занятиях туристического кружка. - Физика в школе, 1996, № 4, с. 58–63.
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. – М.: Просвещение, 1977.
Пивоварова Г.П. По страницам занимательной географии.// Книга для учащихся 6–8 кл. – М.: Просвещение, 1989.
Хрестоматия по географии материков и океанов.//Пособие для учителя. Сост. Т.А.Смирнова. – М.: Просвещение, 1987.