Учебные занятия

Применение металлов в лампе накаливания с учётом их свойств

Учёт межпредметных связей устраняет разобщённость школьных предметов, позволяет каждому учителю поддерживать интерес к не «своим» предметам. Знания учащихся становятся глубже и прочнее, развивается способность к сравнению, анализу, классификации полученной информации. Конечной целью интеграции должно являться формирование мировоззрения учащихся, единой целостной картины мира [1].

Интеграцию необходимо отличать от межпредметных связей. Сейчас межпредметные связи понимаются как дидактический принцип и условие установления взаимосвязи между различными учебными предметами. Интеграция же представляет особое качество, создаваемое путём синтеза научных знаний на основе системы фундаментальных закономерностей развития науки [2].

Темы бинарных уроков необходимо тщательно продумывать. Тогда только они позволят учащимся постичь многообразие и взаимосвязь явлений природы, лучше понять эти явления, а учителям – полнее раскрыться, «почувствовать» проблемы смежных дисциплин. Подобные уроки, как правило, хорошо оформленные и эмоциональные, надолго остаются в памяти школьников. Участие учителей смежных дисциплин в организации таких уроков позволяет учащимся легко включаться в новый блок информации, что снимает монотонность урока и позволяет переключать внимание, а это обеспечивает высокую активность и поддерживает интерес к учению.

Учебные программы по предметам естественнонаучного цикла требуют от учителей данных пред­метов решения общих учебно-воспитательных задач: • формирование диалектико-материалистического мировоззрения школьников, их верного представления о современной научной картине мира • воспитание учащихся в процессе усвоения основ наук о природе, формирования бережного отношения к ней, приобщение школьников к её охране • формирование общепредметных умений в «общих» видах деятельности • политехническое образование и трудовая подготовка школьников. Решение данных задач опирается на общность предметов естественно-научного цикла, которые связаны:

• общими знаниями о природе • общей методологией и методами познания (диалектический, системно-структурный методы, методы наблюдения, язык терминов, символов, формул, общность единиц физических величин) • комплексом проблем (охрана природы, рациональное использование её ресурсов, освоение космоса, Мирового океана, энергетика и др.) • техническим применением знаний в современном производстве [3].

Первые бинарные уроки проводились ещё в 1987 г. как эксперимент по изучению проблемы разрыва между требованиями учебного плана и программы и возможностями учащихся по овладению навыками и умениями. Что может дать бинарный урок? Естественно, повысить качество закрепления изученного материала, лучше усвоить учебные элементы, повысить интерес к предметам и т. п.

Бинарный урок – нетрадиционная, активная форма обучения, где органически сочетается взаимодействие как учителей и учащихся, так и учителей друг с другом и в единстве требований к учащимся рассматриваются различные явления и законы. Под влиянием интереса, вызванного общением трегольника преподаватель–учащийся–преподаватель, активнее протекает восприятие учебного материала, острее становятся наблюдения, активизируется эмоциональная и логическая память, интенсивнее работает воображение [2].

В нашей школе бинарные уроки проводятся с 2004 г.: ФИЗИКА + ХИМИЯ + МАТЕМАТИКА + БИОЛОГИЯ; БИОЛОГИЯ + ХИМИЯ + ОБЖ (см. электронные приложения). Подготовка к таким урокам колоссальная, но результаты и ход самого урока нельзя переоценить – ученики другими глазами смотрят не только на изучаемые объекты, но и на самих учителей. А учителя получают большое удовлетворение от проделанной работы и от осознания значимости своего труда. Привожу план-конспект одного такого урока (см. заглавие статьи).

Основные цели урока: реализовать межпредметные связи физики и химии для актуализации знаний учащихся, расширять кругозор и значимость полученных на уроках знаний, заинтересовать изучением предметов.

Ход урока

1. Актуализация обозначенной темы (15 мин)

Учитель химии рассказывает о гранях соприкосновения физики и химии, о свойствах металлов: что такое металлы, какое место занимают они в таблице Менделеева, какие свойства металлов относятся к химическим, какие – к физическим, какой металл по свойствам – самый-самый, особо выделяет свойства тепло- и электропроводности [4].

Демонстрация. Ученики, держа ложки в руках, опускают их в стаканы с горячей водой. Кто первый почувствует нагревание? Результат: 1 – серебро, 2 – алюминий, 3 – сталь, 4 – совсем не нагревается фарфор (неметалл).

Учитель химии предагает вспомнить и объяснить пословицы о металлах: • Металл – в огне, человек в труде познаётся • Куй железо, пока горячо • Слово – серебро, молчание – золото, и др. Формулирует вывод: свойства металлов определяют их применение в различных устройствах, в том числе в электронагревательных приборах.

Учитель физики рассматривает с опорой на таблицу устройство этих приборов, подчёркивает наличие нагревательного элемента, в основе которого – металлы (сплавы) с большим удельным сопротивлением: • какое действие тока используется в этих приборах? • как найти количество теплоты, выделяемое в приборе? • запишите формулу закона Джоуля–Ленца • от каких величин зависит количество выделяемой теплоты?

Проводит опрос по домашнему заданию: • что такое плавкий предохранитель? • где и с какой целью он применяется? • что является основной частью предохранителя? • почему проволочка выполнена из свинца?

Проверяет решения задач № 95, 98 [2].

Учитель химии проводит фронтальную беседу по плавкости металлов, используя таблицу с температурами плавления: • самый тугоплавкий металл – вольфрам • что про него известно? • где он применяется?

Ставит оценки самым активным учащимся.

2. Изучение новой темы (15 мин)

Учитель физики. Сейчас трудно представить современный дом или квартиру, в которых отсутствовали бы осветительные приборы. Мы так привыкли, щёлкнув выключателем, в любое время суток зажигать свет, что с трудом верим, что полтора века назад электрическое освещение отсутствовало. Чем же люди пользовались до него?

Древний человек для освещения пещеры использовал костёр, на котором ещё и готовил пищу. Древнейшие памятники письменности говорят, что для освещения жилищ использовали масло (древние евреи – оливковое), в которое был опущен фитиль. Позже появились свечи – сначала восковые, затем стеариновые и парафиновые, да и сейчас их можно встретить. Большое распространение в XIX в. получила керосиновая лампа. Но, конечно, наиболее знаменательна вторая половина XIX в., т. к. именно в то время появляются первые электрические лампы [5].

Лампа накаливания (непламенный источник света) была изобретена в 1870 г. А.Н. Лодыгиным. 5 ноября 1870 г. с 20 до 22 ч на Волковом поле в Петербурге проводились публичные опыты по электрическому освещению. В некоторых уличных фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, масса народа любовалась этим освещением, многие принесли с собой газеты и сравнивали расстояния, на которых можно читать при керосиновом освещении и при электрическом. Основную часть лампы составляли два медных электрода с закреплённым в них графитовым стержнем. При подаче напряжения угольный стержень раскалялся. Но при этом колба заполнялась дымом, т. к. содержавшийся в ней воздух поддерживал горение. В 1877 г. Т.А. Эдисон усовершенствовал лампу [5].

Сообщение ученика. В 1890 г. А.Н. Лодыгин изобрёл лампу накаливания с металлической (воль­фрамовой) нитью и медными проволочками-электродами. В 1913 г. Ирвинг Ленгмюр, американский физик, предложил заполнять баллоны лампочек инертным газом, присутствие которого замедляло испарение нити, и свёртывать нить в виде спирали, благодаря чему повышалась её температура [6].

Учитель физики (загадывает). Привела я солнце за своё оконце, к потолку подвесила, стало дома весело. Что это? Делает акцент на то, что бóльшая часть энергии при работе лампы выделяется в виде тепла и лишь небольшая часть её – в виде света. Перечисляет основные элементы конструкции лампы (по плакату): стеклянный баллон, стеклянный стержень, металлическая (вольфрамовая) нить, проводники, соединяющие нить с электрическими контактами для включения в сеть, металлический стакан с винтовой нарезкой (цоколь, являющийся одним из контактов), припой – второй контакт для включения в сеть.

Какие металлы применяются в лампе накаливания? Спираль – вольфрам, проводники – нихром, провода внутри стеклянного стержня – медь, стакан с винтовой нарезкой – цинк, центральный контакт – припой (олово+свинец).

Как включается лампа в сеть? Цоколь лампы ввинчивается в патрон, к которому подключён один провод сети, а другой провод соединён с пружинящим контактом-пластинкой. Демонстрирует различные виды ламп, рассказывает об их назначении и применении в технике и быту.

3. Закрепление изученного

Практическая работа (10 мин)

На столы раздают разные лампочки. Задание учащимся: посмотрите, что написано на цоколе или баллоне лампы (например, мощность P = 60 Вт, напряжение U = 220 В.); вычислите силу тока, на которую рассчитана лампа, и сопротивление лампы по формулам: P = I·U, R = U/I.

Дополнительное задание: определите длину нити накала в лампе, если площадь поперечного сечения S = 0,001 мм², используя формулу R = ρl/S.

Учитель ставит оценки каждому за практическую работу.

Подведение итогов урока (4 мин)

Беседа: • что нового вы узнали о применении свойств металлов? • какие металлы применяются в лампах накаливания и почему? • что вы слышали об энергосберегающих лампах?

Домашнее задание (1 мин): § 20, № 100, 101 [6]; подготовить сообщения об энергосберегающих лампах.

 

Литература

1. Каменский Я.А. Избранные педагогические сочинения. М.: Учпедгиз, 1955. С. 287.
2. Межпредметные связи курса физики в средней школе / Под ред. Ю.И. Дика и др. М.: Просвещение, 1987. с. 191.
3. Кон И.С. Психология старшеклассника. М., 1982.
4. Габриелян О.С. Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. М.: Дрофа, 2009.
5. Суханькова Е.П. Лампа накаливания – изобретение А.Н. Лодыгина // Физика-ПС. 1999. № 48. с. 17.
6. Громов С.В. Физика. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. М. Просвещение, 2005.

Фото присланы авторами.

 

Галина Александровна Дунаева – учитель физики высшей квалификационной категории, почётный работник общего образования, окончила Коломенский ГПИ в 1973 г., педагогический стаж 36 лет (из них 15 лет – ещё и заместитель директора по УВР). Сын – инженер-программист. Ученики ежегодно становятся призёрами районной олимпиады, есть медалисты, многие поступают в технические вузы: МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ, МИИГА, СТАНКИН и др. Хобби – дети, работа плюс дача (летом).

Надежда Анатольевна Стрельникова – учитель химии высшей квалификационной категории, окончила в 1995 г. Московский государственный открытый педуниверситет, педагогический стаж 20 лет (в том числе два года – заместитель директора по УВР), награждалась грамотами УО, школы, среди учеников есть призёры районной олимпиады, медалисты, студенты медицинских вузов, МХТИ им. Д.И. Менделеева. Семья – муж и дочь, ученица 8-го класса. В свободное время любит вышивать.

Надежда Фёдоровна Ханыгина – учитель химии высшей квалификационной категории, ветеран педагогического труда, окончила Орехово-Зуевский ГПИ, педагогический стаж 41 год. Награждалась грамотами УО района и области, среди учеников есть призёры районной олимпиады, медалисты, студенты медицинских вузов, научные работники, преподаватели вузов. Очень любит в свободное время заниматься с внуками, летом – выращивать цветы на даче.