Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №18/2009

Учебные занятия

О. Н. Кузнецова,
МОУ СОШ № 2, г. Озёры, Московская обл.

Урок защиты проектов

Цель урока: формирование компетентности в сфере познавательной деятельности, навыков самостоятельной работы с большим объёмом информации, умений увидеть проблему и пути её решения; выявление и развитие творческих возможностей и способностей.

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, два плаката с высказываниями учёных; пять листов А4 с фамилиями учащихся и названиями тем их проектов; приборы и материалы к проекту № 5; на столах учащихся – психрометрические таблицы, листки с оптическими иллюзиями, задание для определения слепого пятна; флэш-карты учащихся с презентациями проектов.

Самоанализ урока. Защита проектов – для меня урок совершенно нового типа, первый в этой серии. Его провести непросто: темы проектов различны, надо как-то связать их между собой. Подготовка требует и у учеников, и у меня много времени, душевных сил, компетентности – надо суметь привлечь детей к работе, организовать её. Урок показал, на что способны мои дети: они умеют ориентироваться в информационном пространстве, самостоятельно конструировать свои знания, умеют сравнивать, анализировать, проводить исследования, опыты, делать выводы, могут самостоятельно подготовить презентацию своей работы, умеют выступить перед аудиторией. Все работы носят творческий, проблемный, исследовательский характер. Это первые шаги к обучению в вузах: там понадобятся именно такие навыки, которые вырабатываются при работе над проектом. может быть, это найдёт своё продолжение в курсовых или дипломных работах в будущем.

Сделано много по здоровьесбережению: проекты «Санитарно-гигиеническая обстановка в школе», «Роль зрения…», «Роль влажности…». Три работы – социально-значимые, выполнены на конкретном материале конкретной школы (работы А.Малюковой, В.Соколова, А.Новиковой) с использованием простых приборов для измерения температуры и влажности. Одна работа связана с краеведческим материалом: собран и обобщён большой материал по тепловым станциям, местной энергосети, Каширской ГРЭС, выявлены перспективы развития электрификации в городе, перспективы распределения энергии, – они развивают социальный аспект личности за счёт включения детей в конкретную деятельность. Дети многое сделали сами, вложили душу. Для аудитории подобные уроки не менее важны. Я думаю, что такой урок заставит и остальных задать себе вопрос: на что я способен, где и как я могу применить свои знания? И если хотя бы один ученик захочет сделать какой-то проект, то урок мой достиг цели.

Вступительное слово

Ребята, сегодня у нас не стандартный урок, а урок защиты проектов. Вы знаете, что группа ваших товарищей занимается проектной деятельностью. Тематика проектов различна, все проекты достаточно интересны. Сегодня ребята кратко познакомят нас со своими работами. Обратите внимание на то, что все они носят творческий и исследовательский характер и, может быть, являются первой ступенью на пути авторов в науку. Мы приглашаем всех к подобного рода деятельности, поэтому эпиграфом к уроку выбрали обращение академика Нестерова к молодёжи: «Тысячи неразгаданных тайн таит в себе наука, и без вас, без вашей молодости, смелости, энтузиазма, они не будут разгаданы. Наука ждет вас, друзья!» (на доску вывешивается высказывание).

Ваша задача на уроке непростая. Вы внимательно слушаете авторов проектов, кратко записываете основные моменты докладов, которые больше всего понравились, произвели впечатление или, наоборот, вызвали сомнения, вопросы, желание дать рекомендации и т.д. Я предлагаю вам к следующему уроку дома написать рецензию на одну из работ по вашему выбору. Напоминаю, что вы можете выступить единомышленником автора, оппонентом или критиком, который объективно отметит положительные и отрицательные стороны работы. Итак, начинаем работать.

Что главнее всего на свете? (Жизнь человека.) Что главное в жизни человека? (Здоровье.) Вот и начнём с разговора о здоровье. Слово Насте Малюковой.

1. МАЛЮКОВА Настя. «Санитарно-гигиенические условия в школе № 2»

В результате статистических исследований я установила тесную взаимосвязь между появлением у детей так называемых школьных болезней и гигиеническими условиями в школе. А ведь ещё Жан-Жак Руссо говорил: «Чтобы сделать ребёнка умным и рассудительным, сделайте его здоровым».

Существуют определённые санитарные нормы для школьных учреждений, направленные на предотвращение неблагоприятного воздействия вредных факторов и условий. Целью моей работы и было исследование, насколько реальные условия в нашей школе соответствуют санитарным нормам по ряду параметров.

В ходе работы я решала следующие задачи:

– провести анализ расписания уроков и сравнить его с нормой;

– провести статистический опрос учащихся с целью выяснения затрат времени на выполнение домашнего задания;

– исследовать освещённость учебных помещений;

– исследовать воздушно-тепловой режим учебных кабинетов.

рис.1 рис.2

1. Для анализа расписания уроков (на 2007/2008 уч. г.) я использовала таблицу, в которой трудность каждого предмета представила в баллах. Как показал анализ, наши школьники не перегружены. Реальная недельная нагрузка полностью соответствует допустимой недельной нагрузке учащихся. Время, затрачиваемое учениками на выполнение домашнего задания, значительно меньше максимально допустимого. Возможно, потому, что большая часть изучаемого материала отрабатывается на уроках, а может быть, и потому, что учащиеся не слишком добросовестно работают дома.

Для исследования распределения нагрузки на неделе я построила диаграммы для 9-х классов. Сравнение диаграмм идеального (крайние левые столбцы) и реального распределения нагрузки по дням недели показало, что нагрузка практически соответствует санитарно-гигиеническим нормам за исключением четверга для 9-Б класса.

2. Для исследования освещённости учебных помещений я изучила естественную и комбинированную освещённости в учебных кабинетах, мастерских, спортивном зале, коридорах c учётом светового коэффициента (отношение площади застеклённой части окон к площади пола, которое оказалось равным 0,102 для всех помещений при норме 0,250–0,166) и коэффициента заглубления (отношение высоты верхнего края окна над полом к ширине класса: он составил 0,3 при норме 0,5). Комбинированная освещённость измерялась с помощью люксметра.

Как показали результаты исследования, освещённости на партах и у доски ниже санитарно-гигиенической нормы за исключением кабинета № 12, где над доской висит лампа дневного света.

Мои предложения: увеличить число ламп накаливания в два раза; заменить плафоны на полупрозрачные; заменить лампы накаливания на лампы дневного света. Последнее предложение – оптимальное. Я посчитала, что в каждый кабинет необходимо добавить 8 ламп накаливания. Хотя лампы накаливания дешевле (по 8,5 руб./шт.) ламп дневного света (по 29 руб./шт.), зато их КПД ниже в 3 раза, а срок эксплуатации меньше в 8–15 раз.

3. Воздушно-тепловой режим я проанализировала на основе измерения температуры воздуха термометром и влажности психрометром.

Температурный режим полностью соответствует норме: влажность 52–46% при норме 40–60%, температура 17–20 °С при норме 14–22 °С. Следует отметить, что недавно в школе вставили новые окна и поменяли отопление.

Режим проветривания и влажной уборки в школе соблюдается слабо, хотя это не требует материальных затрат. Необходима только разъяснительная работа и осознанное соблюдение учащимися и персоналом школы санитарно-гигиенических норм.

С результатами моей работы я ознакомлю администрацию школы и учащихся на конференции.

Учитель (вывешивает на доску лист А4 с фамилией, именем учащегося и названием темы его проекта). Мы говорим о здоровье. Только здоровый человек может найти себе достойное место в жизни, чтобы трудиться на благо общества и на своё личное благо. Человек здоров, если здоровы все его органы, в том числе и зрение, роль которого в жизни трудно переоценить. Максим Горький писал: «Ничего не может быть страшнее, чем потерять зрение: это невыразимая обида, она отнимает у человека 9/10 мира». Слово предоставляется следующему докладчику.

2. СОЛОДИЛОВ Алексей. «Роль зрения в жизни человека» (опущено, текст стандартный. Приводим лишь две оптические иллюзии. – Ред.)

рис.3

Учитель. Мы говорим о человеке. Человек – часть природы. А в природе всё взаимосвязано: растительный мир, животный мир и мир людей. Вот послушайте. У зайца большие уши, но совсем не для того, чтобы слушать, а для того, чтобы потеть. Сидит заяц под кустом в летний зной и совсем ему не жарко. Лишнее тепло улетучивается через тонкие горячие заячьи уши. Каждый квадратный сантиметр уха излучает 10 кал в час. В жару заячьи уши отводят 1/3 тепла, образующегося при обмене веществ.

Слово предоставляется следующему докладчику.

3. СОКОЛОВ Вячеслав. «Роль влажности в жизни растений, животных и человека»

рис.4

Вот поселение бедуинов. Таких в Аравийской пустыне насчитывается около 27. Бедуины селятся там, где есть подземные источники воды. Повсюду мы видим верблюдов. Верблюд – особое животное: он может находиться без еды и воды около 14 суток. Верблюд помогает людям найти подземные источники воды: ему не дают воды примерно 10 суток, потом отпускают: там, где есть подземный источник, верблюд остановится или упадёт.

Тема моей работы: <...> Задачи (читает по кадру презентации).

Влажность – мера содержания водяных паров в воздухе. Относительная влажность – отношение количества воды, содержащегося в воздухе при данной температуре, к максимальному количеству воды, которое может содержаться в воздухе при данной температуре в виде пара. Относительная влажность показывает, сколько ещё влаги не хватает, чтобы при данных условиях началась конденсация, т.е. превращение пара в жидкость.

Идеальная влажность в жилом помещении 40–60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, происходит сильное потоотделение. Обильное выделение пота ведёт к охлаждению организма, однако является нагрузкой на организм.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха вредна, т.к. приводит к усиленной потере влаги организмом, что ведёт к его обез-воживанию. Особенно низкая влажность наблюдается в зимнее время, когда работает отопление: она составляет всего 10–20%, что даже ниже, чем в пустыне Сахара (там 25%). При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности слизистых оболочек носа, гортани, лёгких, что приводит к кашлю, хрипоте и ухудшению состояния в целом.

Потеря влаги от 6 до 8% веса человека приводит к полуобморочному состоянию, 10% – к галлюцинациям и нарушению глотательного рефлекса; 12% – к остановке сердца. При низкой влажности на поверхности предметов скапливаются статические заряды.

Если относительная влажность высока, то воздух становится удушливым. С тела пот испаряется медленно, тело охлаждается слабо, мы чувствуем себя некомфортно. При относительной влажности 100% испарения вообще не происходит. При таких условиях влажная одежда или влажная кожа никогда не высохнут. Как же достичь оптимальной влажности?

Увлажнять помещения: развешивать в комнатах влажные полотенца; на подоконниках устанавливать ёмкости с водой; сажать растения, испаряющие большое количество воды (циперус, например, поглощает в сутки 1 л воды и только 2% усваивает, остальное испаряет); приобретать декоративные фонтаны; покупать специальные увлажнители воздуха: они разбрызгивают маленькие капельки воды, которые сразу же рассеиваются в воздухе, не оседая на коврах и мебели, – это оптимальный вариант.

При повышенной влажности необходимо проветривать помещения, размещать домашнюю растительность в хорошо проветриваемых местах, чтобы избежать образования плесени, при выборе штор оставлять пространства для прохождения тёплого воздуха от радиатора, при выборе подоконников учитывать их соразмерность с радиатором, чтобы обеспечить конвекцию воздуха в оконном проёме.

В своей работе я пользовался приборами: конденсационным гигрометром; волосяным гигрометром; психрометром. (Рассказывает о принципе действия каждого прибора. Предлагает с помощью психрометрической таблицы определить относительную влажность в классе и сравнить её с оптимальной. Сам измеряет относительную влажность с помощью психрометра.)

Учитель. В своём проекте Слава упомянул о бедуинах. А знаете ли вы, что бедуины встают с восходом солнца и ложатся спать, когда солнце заходит? Они ничего не знают об электричестве, в пустыне его нет. Для нас сейчас нет ничего необычного в использовании электрической энергии. А ведь когда-то для наших бабушек и дедушек включение первых лампочек было настоящей революцией.

Слово предоставляется четвёртому докладчику.

4. НОВИКОВА Анастасия. «Электрификация Озёрского района». (Проект представлен в электронном виде как приложение к № 18/2009. – Ред.)


Учитель. У нас остался один проект. Мы послали его на фестиваль творческих и исследовательских работ «Портфолио». Посмотрите на эти стебли растения, они отличаются по цвету, т.к. один стоит в воде, подкрашенной марганцовкой, а другой – в чистой воде. Почему же это происходит?

Слово предоставляется последнему докладчику.

5. ЗАГОРУЙКО Екатерина. «Капиллярные явления. Смачивание и несмачивание». (Теорию, изложенную по учебнику, мы опускаем. – Ред.)

Стремление поверхности жидкости сокращаться до возможного минимума можно наблюдать на многих явлениях. Ещё Галилей задумывался над вопросом: почему капли росы, которые он видел по утрам на листьях капусты, принимают шарообразную форму? Утверждение, что жидкость не имеет своей формы, оказывается не совсем точным. Собственная форма жидкости – шар как наиболее ёмкая форма.

Посмотрим опыты, доказывающие, что однородная жидкость принимает форму с минимальной свободной поверхностью.

Вариант опыта Плато (1849 г.). Поводом, побудившим бельгийского профессора к таким опытам, был случай. Нечаянно он налил в смесь спирта и воды небольшое количество масла, и оно приняло форму шара. Размышляя над этим фактом, Плато наметил ряд опытов, которые впоследствии блестяще были выполнены его друзьями и учениками. Сам Плато не мог любоваться этими опытами, т.к. совершенно ослеп в 1843 г. Но в своём дневнике по поводу этого явления профессор записал полезное для нас, сегодняшних исследователей, правило: «Вовремя удивляться».

– В стакан наливаем подсолнечное масло и из пипетки капаем в него подкрашенную марганцовкой воду. Наблюдаем шарики воды разного размера, медленно падающие на дно и образующие там причудливые скопления. Жидкость, притягивая молекулы поверхностного слоя, сжимает саму себя. Жидкость имеет собственную шарообразную форму.

Опыт с мыльными пузырями. Стремление жидкости к минимуму потенциальной энергии можно наблюдать с помощью мыльных пузырей. Стенки мыльного пузыря, или мыльная плёнка, представляют собой двойной поверхностный слой. Если выдуть мыльный пузырь, а потом прекратить надувание, то он станет уменьшаться в объёме, выжимая из себя струю воздуха.

Опыты с уменьшением и увеличением коэффициента поверхностного натяжения жидкости. В широкий стеклянный сосуд наливаем воду. На поверхность бросаем кусочки пенопласта.

а) Прикоснёмся к центру поверхности воды кусочком мыла – кусочки пенопласта начинают двигаться от центра к краям сосуда. Тот же эффект мы наблюдали, когда капали в центр сосуда бензином, керосином, эфиром, спиртом, моющими средствами «Mr. Proper» или «Fairy», гелем для чистки раковин «MAX», кухонным бальзамом «ROJKOV» для мытья посуды, чистящими средствами для изделий из металла «Luxus». Из опытов видно, что поверхностное натяжение этих веществ меньше, чем у воды (подкрашенной марганцовкой). Они используются для удаления грязи, жирных пятен, сажи, т.е. не растворимых в воде веществ.

Из-за достаточно высокого поверхностного натяжения вода сама по себе не обладает очень хорошим чистящим действием. Вступая в контакт с пятном, например, молекулы воды притягиваются друг к другу больше, чем к частицам нерастворимой грязи.

Мыло и синтетические моющие средства (СМС) содержат вещества, уменьшающие поверхностное натяжение воды. Первое СМС появилось в 1916 г., его изобрёл немецкий химик Фриц Гюнтер для промышленных целей. Бытовые СМС, более или менее безвредные для рук, стали выпускаться в 1993 г. Сейчас производство СМС стало важной отраслью химической промышленности. Эти вещества называют поверхностно-активными веществами (ПАВ), поскольку действуют они на поверхности жидкости.

Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков. Головами они «цепляются» за воду, а «хвостами» – за жир. Когда ПАВ смешиваются с водой, их молекулы на поверхности обращены «головами» вниз, а «хвостиками» наружу. Раздробив таким образом поверхность воды, эти молекулы значительно уменьшают эффект поверхностного натяжения, тем самым помогая воде проникнуть в ткань. Этими же «хвостиками» молекулы ПАВ захватывают попадающиеся им молекулы жира. При мытье посуды, стирке с использованием ПАВ поверхность кожи рук страдает в той или иной степени от обезжиривания, наблюдается сухость кожных покровов, могут образовываться трещины.

б) Теперь прикоснёмся к центру поверхности воды кусочком сахара (или соли) – кусочки пенопласта (бумаги) начинают двигаться от краёв сосуда к центру. Значит, поверхностное натяжение водного раствора сахара или соли больше, чем чистой воды. Я думаю, что отстирать белье, загрязнённое не растворимыми в воде веществами, в морской воде, например, тяжелее, чем в речной, т.к. притяжение между молекулами солёной воды ещё больше, чем чистой, и ещё больше, чем молекул воды и «грязи».

в) Нальём в блюдце молоко, чтобы оно закрывало дно. Капнем на поверхность 2–3 капли зелёнки (или йода). Наблюдаем, как зелёнка «увлекается» от центра к краям. Две капли зелёнки покрывают всю поверхность молока! Значит, поверхностное натяжение зелёнки намного меньше, чем молока. Если же на поверхность зелёнки капнуть жидкость для мытья посуды «Fairy», то увидим, как эта жидкость растечётся по всей поверхности, а это значит, что поверхностное натяжение моющего средства меньше, чем зелёнки.

г) Удалим с поверхности ткани жировое пятно. Смочим для этого бензином ватку (или марлю) и будем этой ваткой смачивать края пятна (а не само пятно!). Бензин уменьшает поверхностное натяжение, поэтому жир собирается к центру пятна и оттуда его можно удалить этой же ваткой (если же смачивать само пятно, то оно может увеличиться в размерах вследствие уменьшения поверхностного натяжения).

Исследование поверхностного натяжения некоторых жидкостей методом отрыва капель

Жидкость

Коэффициент поверхностного натяжения σ, мН/м

Измеренное

Табличное

Спирт этиловый

24

22

Бензин

25

21

Керосин

26

24

Оливковое масло

30

32

Молоко (1,5%)

50

...

Молоко (2,5%)

46

...

Молоко (коровье домашнее)

41

...

Раствор порошка «Миф»

31

...

Раствор порошка «Е-color»

34

...

Раствор порошка «Persil»

35

...

Моющее средство «Fairy»

46

...

Моющее средство  «Dish drops»

53

...

Кухонный бальзам для мытья посуды

56

...

 

Вывод: из исследованных кухонных моющих средств при всех остальных одинаковых параметрах, влияющих на качество «отмывания», лучше использовать средство «Fairy»; из исследованных стиральных порошков – «Миф», т.к. именно их растворы обладают наименьшим поверхностным натяжением. Следовательно, первое средство лучше помогает смывать нерастворимые в воде жиры с посуды, являясь хорошим эмульгатором – средством, облегчающим получение эмульсий (взвесей мельчайших частиц жидкого вещества в воде). второе лучше отстирывает бельё, проникая в поры между волокнами тканей. Заметим, что при использовании кухонных моющих средств, мы заставляем вещество (в частности, жир) хотя бы на некоторое время раствориться в воде, т.к. происходит «дробление» его на мельчайшие частицы. За это время рекомендуем смыть нанесённое моющее средство струёй чистой воды, а не ополаскивать посуду через какое-то время в ёмкости.

Кроме этого мы исследовали поверхностное натяжение шампуней и гелей для душа. Из-за достаточно высокой вязкости этих жидкостей сложно точно определить коэффициент поверхностного натяжения их, но зато можно сравнить. Были исследованы (методом отрыва капель) шампуни «Яичный», «Schauma» и «Timotei», а также гели для душа «Монпансье», «WILD Rain» и «Senses».

Выводы

1. Поверхностное натяжение уменьшается в шампунях в ряду «Яичный»–«Schauma»–«Timotei», в гелях – в ряду «Монпансье»–«WILD Rain»–«Senses».

2. Поверхностное натяжение шампуней меньше поверхностного натяжения гелей (например, «Timotei» < «Senses» на 65 мН/м), что оправдывает их назначение: шампуни – для мытья волос, гели – для мытья тела.

3. При всех остальных одинаковых характеристиках, влияющих на качество мытья, из исследованных шампуней лучше использовать «Timotei», из исследованных гелей для душа – «Senses».

Еще я изучила смачивание и капиллярные явления.

Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желез, что объясняет их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключённый между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает утку от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает её «запас плавучести», действуя подобно спасательному кругу.

Воскообразный налёт на листьях растений препятствует заливанию так называемых устьиц, что могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений; наличием того же воскового налёта объясняется водонепроницаемость сена в стогу.

Большинство животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма.

По капиллярам почвы поднимается вода из глубинных слоёв в поверхностные. Уменьшая диаметр почвенных капилляров путём уплотнения почвы, можно усилить приток воды к поверхности почвы, т.е. к зоне испарения, и этим ускорить высушивание почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и разрушая тем самым капилляры, можно задержать приток воды к зоне испарения и замедлить высушивание почвы. Именно на этом основаны агротехнические приёмы регулирования водного режима почвы – прикатка и боронование.

По капиллярным каналам в стенках зданий поднимается грунтовая вода (в отсутствие гидроизоляции), поэтому при строительстве зданий их фундаменты необходимо изолировать от кирпичных стен материалом, в котором нет капилляров (рубероидом, например), чтобы стены не отсыревали и не плесневели. Применение шпатлёвок, грунтовок, олифы основано на том, чтобы закупорить капилляры покрываемого изделия, тем самым сэкономить дорогостоящие красящие материалы, которыми впоследствии покрывается изделие.

По капиллярам фитиля поднимаются смазочные средства (фитильная смазка, горючая смесь в свечах и лампах). На явлении капиллярности основано использование промокательной бумаги, памперсов для детей, ваты, бинта и т.д.

Учитель. Ребята, сегодня вы познакомились с проектами своих товарищей. Как вы считаете, нужна ли такая деятельность? Приносит ли она какую-то пользу авторам? Принесла ли какую-то пользу вам? Не побудили мы вас к тому, чтобы заняться проектной деятельностью? Может, кто-то захотел выполнить проект? Может быть, кто-то сам уже выбрал тему?

Наш урок физики подходит к концу. Что же изучает физика? (Физика – это наука о природе.) Да, а как сказал физиолог Павлов: «Человек – высший продукт природы. Но для того, чтобы наслаждаться сокровищами природы, человек должен быть здоровым, сильным и умным». (Высказывание вывешивается на доску.)

Этого я вам и желаю: будьте здоровыми, сильными и умными. Все авторы проектов получают оценку «5», и я предлагаю им сдавать экзамены по физике в форме защиты проектов. Спасибо всем!

Статья подготовлена при поддержке технического центра «ААА СМАРТ». Если Вам требуются качественные услуги ремонта автомобиля, то оптимальным решением станет обратиться в технический центр «ААА СМАРТ». Перейдя по ссылке: «автозапчасти восточный», вы сможете, не отходя от экрана монитора, узнать более подробную информацию об услугах центра «ААА СМАРТ». В техническом центре «ААА СМАРТ» работают только высококвалифицированные специалисты с огромным опытом работы с автотранспортом любого производителя.