КОНКУРС «Я ИДУ НА УРОК»

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

• Образовательные: углубить знания, полученные при изучении тем «Давление твердых тел, жидкостей и газов» и «Субрегионы зарубежной Азии», формировать научное мировоззрение через взаимосвязь явлений (давление, атмосферное давление, его использование и учет; ветры и их образование; природные комплексы Азии и их изменение с высотой); закрепить навыки работы с приборами, картой и атласом.
• Развивающие: развивать представления о мире и его причинно-следственных связях; развивать навыки логического мышления (анализ, синтез, умение переносить знания, полученные по одному предмету, в область решения вопросов, связанных с другим предметом); применять теоретические знания для решения практических задач.
• Воспитательные: воспитывать умение общаться друг с другом, умение излагать и отстаивать свою точку зрения, формировать интерес к физике и географии.
• Приборы и материалы: схема-карта путешествия, географическая карта Евразии, географические атласы для 7-го класса, флажки с булавками для обозначения продвижения команд по маршруту (для первой команды – желтого цвета, для второй – зеленого, для третьей – синего), карточки с заданиями для команд в конвертах («своего» цвета), приклеенных к схеме-карте маршрута в определенных точках, «волшебный» сосуд «Напейся, но не облейся», сосуд-решето (пустая консервная банка, например из-под сгущенного молока, содержимое которой удалено через небольшое круглое отверстие, пробитое в верхней крышке, а в дне при помощи острого шила проделано много мелких отверстий, можно обернуть ее фольгой для улучшения внешнего вида), глубокий сосуд с водой, «картезианский водолаз», игрушка «мыльные пузыри», барометр, шприц, пипетка, нож, термометр, ареометр, сосуд с соленой водой.

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.)

• Почему у рюкзака широкие лямки? Как надо укладывать рюкзак и почему?

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.

• Какими должны быть ботинки путешественника и почему? Что поможет путешественнику в горах?

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.

• Какие приборы и принадлежности вы возьмете с собой в экспедицию? Покажите те из них, что находятся на демонстрационном столе. Каков принцип их действия? Поясните на примере одного-двух приборов.

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.

• Вы собираетесь в экспедицию в пустыню. Как вы оденетесь? Объясните, почему так.

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).

• Какие опасные стихийные явления могут настичь вас в горах? С какими физическими законами они связаны?

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

• В какое время года опасно совершать путешествия в тропических лесах на побережье Тихого океана? Почему? Покажите эти районы на карте.

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.

• Впереди череда невысоких гор и скал, пересеченных долинами – следами деятельности текучих вод. Вдали виднеется небольшая группа акаций с примесью тамариска. Недавно прошел благодатный дождь, такой редкий в этих местах. Где вы находитесь?

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

• Вы видите местность, где почти не растут деревья (выживают лишь тополя и ивы) и могут существовать лишь самые выносливые животные. Здесь не хватает кислорода, исключительно высок уровень ультрафиолетового излучения. Если посмотреть вверх, можно увидеть белеющие шапки горных вершин. Где вы находитесь?

Ответ. Это Гималаи (показывают на географической карте).

• Вы видите перед собой стволы и кроны деревьев, увитые лианами. Под плотным пологом листвы царит полумрак. Среди деревьев выделяются пальмы, некоторые экземпляры достигают высоты 50–60 м и имеют окружность ствола у основания 3 м. Мало трав и кустарников. Они образуют заросли лишь по опушкам и на вырубках. Где вы находитесь?

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.

• «Мы попали в пустыню и вышли к Мертвому морю. Пользуясь ареометром, мы измерили плотность воды в Мертвом море. Она оказалась равна 1300 кг/м³».

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.

• «У нас была с собой игрушка “Мыльные пузыри”. Оказалось, что в горах мыльные пузыри ведут себя несколько иначе, чем на равнине».

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.

• «Мы решили искупаться и понырять. Оказалось, что на большой глубине возникают неприятные ощущения и даже боль в ушах».

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.

• Вы попали в плен к племени, ведущему кочевой образ жизни. У него нет постоянного места жительства. Это кочевники-скотоводы. С представителями какого племени вам предстоит общаться? К какой языковой семье они относятся? Покажите места их проживания в атласе и на стенной карте.

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

• Вы попали в плен. Ваши пленители – военизированная организация. Внешность вождя очень обманчива: при общении он улыбается, но на самом деле это жесткий человек. С представителями какого народа вам предстоит общаться? К какой языковой семье он относится? Покажите место проживания в атласе и на стенной карте.

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

• Вас пленили. Лагерь, где вас задержали, расположен в джунглях. Здесь влажно, много мошек, гнуса. Местные жители настроены по отношению к вам агрессивно, т.к. вы напомнили им их бывших хозяев-колонизаторов. С каким народом вы вынуждены общаться? К какой языковой семье он относится? Покажите область его проживания в атласе и на стенной карте.

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.

• Вы томитесь от жары, хочется пить. Вождь племени прислал вам «Волшебный сосуд». Однако напиться не так-то просто. Разгадайте секрет этого сосуда.

 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.

• Вождь племени желает, чтобы вы принесли ему воду из источника в этом «священном» сосуде (консервная банка с отверстиями), не пролив при этом ни капли. Принесите и объясните, как это нужно сделать и почему.

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.

• Вождь требует, чтобы вы разгадали секрет этой игрушки («картезианский водолаз»), т.к. ему она очень нравится, а понять ее действие он не может и от этого сходит с ума.

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.

• Вечером вы все сидите у костра. Вдруг начинается дождь, и вы замечаете, что это необычный дождь – он «кровавый» (долгое время, пока этому явлению не было найдено объяснения, оно вызывало суеверный страх). В чем причина выпадения «цветных» осадков?

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.

• Вы ощутили горные ветры? Зимой чаще всего наблюдаются ветры двух видов, хотя они могут возникать и в другое время года. Оба дуют с гор, только один ветер теплый и сухой, хотя нередко он переваливает через горные хребты, покрытые снегом и ледниками, другой – всегда сильный и холодный, хотя высота гор, откуда он обрушивается на низменность, не превышает 400–650 м. Что это за ветры? Как они образуются? Расскажите об одном из них.

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.)

• Ваша команда поднялась на одну из вершин Гималаев. Капитан измерил барометром давление воздуха. Оно оказалось равно 660 мм рт. ст. Какова высота этой вершины над уровнем моря? Покажите барометр. Какова цена деления его шкалы?

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.

• Вы попали в одну из горных долин Гималаев – Занскар. Она находится на высоте, где средние летние температуры составляют от +1 °С до +5 °С. На какой примерно высоте находится эта долина над уровнем моря? Сделайте расчет, используя климатические данные атласа.

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.

• Ваша команда чуть не увязла в болоте около реки. Почему из трясины трудно вытащить ноги? Что надо предпринять, чтобы не увязнуть в топком болотном грунте?

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

 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.