Интегрированный урок по физике и химии

Уроки по физике

Интегрированный урок по физике и химии

«Электрический ток в жидкостях. Явление электролиза»

Тип урока: интегрированный

Форма урока: заочная экскурсия

Цель: усвоение материала

Задачи:

Образовательная: обеспечить усвоение характера и особенностей протекания тока в жидкостях, усвоения законов протекания тока в них;

Развивающая: продолжить работу по формированию умений делать выводы и обобщения на основе исследований;

Воспитывающая: привить творческий и исследовательский подход в учебе.

Оборудование: источник тока, видеопроектор, электролитическая ванна, амперметр, лампочка, ключ, соединительные провода, раствор медного купороса, дистиллированная вода, поваренная соль.

На доске красочно оформлен эпиграф «Химия есть правая рука физики, математика - глаза» М.В. Ломоносов.

Ход урока

Учитель физики. Итак, ребята, мы с вами продолжим изучение практически значимой темы «Электрический ток в средах». Нами уже рассмотрен вопрос о природе тока в металлах, выявлены особенности этой проводимости. Сегодня нам необходимо выяснить особенности протекания тока в жидкостях и сравнить эти две проводимости (объявляется тема урока, формулируются задачи). Соберем электрическую цепь (к доске приглашается ученик). По предложенной на уроке схеме собирается цепь:

 

 

 

                                                               

 

Сначала в электрическую ванну помещается сухая поваренная соль, в нее погружаются электроды. Классу предлагается вопрос: «Возникает ли ток в цепи?» После обсуждения и проверки приходим к отрицательному ответу, так как для существования тока необходимо выполнение двух условий – наличия электрического поля и свободных носителей заряда, то ток в цепи отсутствует, так как не выполняется второе условие.

Заполним электрическую ванну дистиллированной водой, опыт повторяется, результат аналогичен первому.

Высказывается предположение, что необходимо растворить соль в воде. Опыт повторяется, наблюдается появление тока в цепи.

Для того, чтобы разобраться в наблюдаемом явлении мы с вами совершим заочную экскурсию в одну из лабороторий НИИ, которая занимается изучением проблемы «Электрический ток в средах» (перед группами появляется таблички «Теоретики», «Математики», «Экспериментаторы», «Инженеры»).

Учитель химии. Я хочу обратиться к руководителю группы теоретиков (называется ФИО консультанта). Скажите, пожалуйста, как можно объяснить наблюдаемое явление?

Руководитель теоретиков. Это легко объяснить с позиции электролитической диссоциации. Молекула в обычных условиях нейтральна, поэтому нет свободных носителей. Вы, ребята, знаете, что средние соли диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков. Например: NaCl = Na⁺ + Cl^-. Кулоновские силы удерживают ионы в молекуле поваренной соли. При добавлении воды образуются гидраты, так как молекула воды являются диполем. К катиону металла диполь притягивается отрицательным, а к иону – положительным полюсом. При растворении в воде появляются свободные носители. Я хочу предоставить слово своему коллеге (И.О.).

К доске выходит называемый ученик. При подключении к источнику тока ионы движутся к разным электродам

К (-)                 Na + +e                 Na⁰

А (+)                Cl^- -e            Cl⁰; Cl⁰ + Cl⁰             Cl₂

                               2NaCl         2Na+Cl₂

Порядок восстановления иона на катоде зависит от их происхождения в ряду стандартных электродных потенциалов.

Li, K…Al – катионы из водных растворов не восстанавливается, восстанавливаются молекулы воды, выделяется водород.

Mn, Zn…H – катионы восстанавливаются, одновременно разряжаются молекулы воды, выделяется водород.

Cu, Ag…Au -  восстанавливаются катионы.

NaJ

                               K(-) Na⁺                                                        A(+)J

                                    H⁺                                            OH^-

HOH

2H₂O + 2e       H₂  + 2OH                            2J – 2e           J₂⁰

                      2NaJ + 2H₂O         H₂ + J₂ + 2NaOH

Характер реакции, протекающей на аноде, зависит от присутствия воды и от вещества, из которого сделан анод. На нерастворенном аноде происходит окисление анионов кислот или молекул воды.

S², J^-, Br^-, Cl^-, OH^-, SO ₄^2-,

NO₃^-, CO₃^2-, PO₄³, F^-

Уменьшается окислительная активность

Na₂SO₄

                               K(-) Na⁺                                                        A(+)SO₄^2-

                                    H⁺                                            OH^-

HOH

4HOH + 4e      2H₂ + 4OH^-                         2HOH + 4e       O₂ + 4H⁺

Электролиз – окислительно-восстановительная реакция, протекающая на электродах при протекании постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита, сопровождающаяся выделением вещества на электродах. Итак, при электролизе выделяются вещества.

Учитель химии. Спасибо за подробное объяснение. Теперь я хочу обратиться к группе экспериментаторов: «Можно ли как-то пронаблюдать данное явление? Кто-то из вас может ответить на данный вопрос?»

Руководитель группы экспериментаторов. С удовольствием, мы готовы  поделиться своими наблюдениями. Мы собрали цепь из источника тока, электролитической ванны, амперметра, ключа и соединительных проводов, раствора медного купороса. Прежде чем поместить электроды в раствор взвесим один из электродов, пропустим ток через раствор. Через 20 минут наблюдаем (показывает классу электрод) выделение меди на электроде. Для убедительности взвесим вновь электрод (взвешиваем, сообщая первоначальную массу и полученную). Итак, действительно, на электроде выделилась чистая медь.

Учитель химии. Спасибо группе экспериментаторов, а я перехожу к группе математиков: «Подчиняется ли каким-то законам процесс выделения вещества на электроде?»

Руководитель группы математиков. Да, конечно, предоставляю слово сотруднику нашей лаборатории. Найдем массу выделившегося вещества на электроде, которая равна массе одного иона умноженного на число ионов m=m_oiN_i, где m_oi – масса иона, она равна

m_oi = , где М – молярная масса,

а N_a – постоянная Авогадро.

Число ионов найдем N_i = , где ∆q = I∆_t – заряд, протекающий через электролит, q_oi – заряд иона, q_oi = ne,    тогда m =  J∆t заменив   через k получаем m = kj∆t, данное выражение получило название первый закон Фарадея.

Руководитель группы математиков. Ко всему сказанному хочется добавить, что существует и второй закон Фарадея. Но об этом более подробно – мой второй коллега.

Второй выступающий. Частное от деления молярной массы ионов на их валентность (М/н) называют химическим эквивалентом этих ионов. Экспериментально Фарадей установил, что для выделения на электроде одного химического эквивалента иона любого вида нужно пропустить через электролит одинаковое количество электричества принято называть постоянной Фарадея и обозначать F. F=9,65∙10⁴ Кл/моль. Если при электролизе выделить на электроде вещество массой т, а химический эквивалент составляет М/н, то отношение массы вещества, выделившегося на электроде М к химическому эквиваленту вещества М/н, выражает число выделенных химических эквивалентов. Если при этом через раствор прошел заряд q, то отношение этого заряда q к числу Фарадея F тоже есть число химических эквивалентов, выделенных при электролизе, т.е.

  =  m =  ( )q, откуда  k = ∙   эта и есть второй закон Фарадея.

Учитель. Я благодарю группу экспериментаторов. А теперь меня интересует следующий вопрос: «Есть ли какая-то связь в проводимости жидкостей и металлов? Кто из сотрудников может ответить на него?»

Встает руководитель группы экспериментаторов. Я думаю, что ответим на этот вопрос достаточно убедительно, опираясь на эксперимент. Но прежде мне хочется напомнить слова великого ученного М.В. Ломоносова «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением». Все вы знаете закон Ома для электрической цепи , убедимся в простом эксперименте, что он справедлив и для электролитов. Собираем цепь (демонстрирует классу), соединив последовательно источник тока, амперметр, ключ, электролитическую ванну с раствором медного купороса. Замкнув цепь, измерим силу тока. Теперь будем менять расстояние между электродами и снова измерять силу тока (демонстрирует классу, что сила тока изменилась), так как будем менять глубину погружения электродов и снова измерять силу тока. В ходе эксперимента приходим к выводу, что сопротивление электролита прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения, а при этом сила тока обратно пропорционально сопротивлению.

Учитель. Спасибо, ваш эксперимент, действительно, впечатляющий, он удовлетворил мое любопытство. Ну и, конечно, я хочу обратиться к группе инженеров. «Имеет ли практическое применение исследуемый вопрос?»

Руководитель группы инженеров. Безусловно! Мои коллеги готовы ответить на ваш вопрос. Чтобы не быть голословным, мы хотим не только рассказать, но и показать. Члены группы выступают с сообщениями: «Применение электролиза в металлургии», «Гальваностегия», подтверждая рассказ кадрами из электронного учебника.

Учитель. Мне хочется от имени всех поблагодарить сотрудников лаборатории. Мы с вами возвращаемся в свой учебный класс. Итак, за время экскурсии мы с вами получили ответы на многие вопросы. Давайте вспомним некоторые из них:

1)                                                  Что называется электролизом?

2)                                                  Что является носителями тока в электролитах?

3)                                                  Какое явление называется электролизом?

4)                                                  От чего зависит процесс восстановления ионов в растворах?

5)                                                  Что называется диссоциацией веществ?

6)                                                  Что выражает первый закон фарадея?

7)                                                  Что утверждает второй закон Фарадея?

Попытаемся применить полученные знания к расчетным задачам.

Учитель химии. Решите задачу: Медь получают электролизом водного раствора сульфата меди. Рассчитайте массу полученной меди, если при этом на аноде выделился кислород объемом 448 л (н.у.)

Учитель физики. При электролизе раствора серной кислоты за 50 минут выделилась 0,3 г. водорода. Найдите, мощность, расходуемую на нагревание электролита, если его сопротивление равно 0,4 Ом.

Закрепление проводиться в виде тестов. По истечении 5 минут один экземпляр сдается учителю, второй остается у ученика (задание выполняется под копирку), по которому он может проверить свои ответы, спроектированные на экране через видеопроектор. После чего проводиться анализ допущенных ошибок.

Предлагаемые тесты

Заполните таблицу, используя предложенные ответы.

 

	Проводники
	металлические	жидкие
1. Свободные носители заряда
2. Вольт-амперная характеристика
3. Прохождение тока по проводнику …
4. как и от чего зависит сопротивление?
5. Зависимость сопротивления от температуры
6. При электролизе Na2SO4 (водный р-р) окисляется
7. Положительный ион
8. Восстановление элемента из КСI

Предлагаемые ответы:

1.                                                                                                                                                         Сопровождается переносом вещества         

2.                                                                                                                                                         Электроны

3.                                                                                                                                                         ~L, S,

4.                                                                                                                                                         Не сопровождается переносом вещества

5.                                                                                                                                                         Положительные и отрицательные ионы

 

6.                               7.                        8.                             9.

 

10. ОН^-                                                                       Домашнее задание:

11. Н⁺                                               Физика 10 класс § 12.3 Р № 847

12. Н⁺, Ме ⁿ⁺                                    Химия 10 класс повтор §5 стр. 142

Викторина «в мире физике»

Цель урока: привить интерес учащихся к предмету. Раскрыть творческие способности и кругозор. Научить применять полученные навыки к нестандартным ситуациям.

ТСО. Средства звукового сопровождения. Тело произвольной формы, динамометр, стеклянный шар, насос. Стеклянная пробирка, линейка.

Сценарий викторины

1.     Визитка:

·                                                                                                                    Эмблема

·                                                                                                                    Девиз

·                                                                                                                    Приветствие

2.     Физика в загадках

Первой команде.

1.                            Кто его разделяет, тот слезы проливает. (Лук, диффузия)

2.                            На дворе горой, а в избе водой. (Снег, плавление)

3.                            На всякий зов даю ответ, а ни души, ни тела нет. (Эхо)

4.                            Днем стекло разбито, за ночь вставлено. (Лед, кристаллизация)

5.                            По морю идет, идет до берега дойдет – тут пропадет. (Волна)

6.                            Без глаз, а слезы проливает. (Туча, конденсация)

7.                            До чего народ доходит, самовар по речке ходит. (Пароход)

8.                            Не пчела, не шмель, а жужжит, неподвижно крыло, а летит. (Самолет)

9.                            Привела я солнце за свое оконце, к потолку подвесила, стало дома весело. (Лампа)

10.                         Что в сундуке запереть нельзя. (Свет)

11.                         Попутчица за мною ходит в след, мне от него ни зла, ни пользы нет. (Тень)

12.                         И языка нет, а правду скажет. (Зеркало)

13.                         Поднялись врата, всему миру красота. (Радуга)

Второй команде.

1) Чего в избе не видно? (Воздуха)

2) Я вода, да по воде же плаваю. (Лед)

3) Трещит, а не кузнечик, летит а не птица, везет, а не лошадь. (Вертолет)

4) Без рук, без ног – на небо взбирается. (Солнце, луна)

5) По полю рыщет, поет, да свищет, деревья ломает, к земле траву приклоняет. (Ветер)

6) Белая морковь зимой растет. (Сосулька)

7) Бежит конь из ушей дым столбом валит. (Паровоз)

8) Сверкнет, мигнет, кого-то позовет. (Молния)

9) Придет в дом не выгонишь колом, пора пройдет – сам уйдет. (Луч солнца)

10) Ты от нее она за тобой, ты к ней она от тебя. (Тень)

11) Когда небо ниже земли бывает. (Когда в воде отражается)

12) Раскрашенное коромысло через реку повисло. (Радуга)

13) Кто, не учившись, говорит на всех языках? (Воздух, ветер)

3.     Кто это?

Командам представляют портреты ученных (Ом, Ампер, Ломоносов, Кулон). Они должны назвать их имена.

4. Практические задание.

Командам необходимо проделать следующие опыты (опыты определяются жеребьевкой).

·        Найдите скорость вращения тела. Дано: тело, нитка, динамометр, линейка.

·        Создать в колбе давление и определите его значение, если атмосферное давление сегодня: 99750 Па.

5. Инсценировка законов:

1 команда (Закон всемирного тяготения)

2 команда (Третий закон Ньютона)

6. Подведение итогов. Вручения грамот и призов.

Загадки для зала.

1) Вокруг носа вьется, а в руки не дается. (Запах)

2) Что за художник окно разрисовав. (Мороз)

3) Зимой греет, весной тлеет, летом умирает, осенью оживает. (Снег)

4) Лежал, лежал, а потом в руку побежал. (Снег)

5) В печь положить – высохнет. (Лед, снег)

6) Летит орлица по синему небу, крылья распластала, солнышко застало.(Туча)

7) По синему морю, белые гуси плывут.(Облака)

8) За облаками ястреб летает, белую ленту за собой оставляет. (Самолет)

9) Весит груша, нельзя скушать. (Лампа)

10) Летит огневая стрела, никто ее не поймает: ни царь, ни царица, ни красная девица. (Молния)

11) Без крыльев, без тела за тысячу верст прилетела. (Радиоволна)

12) На крыше удочка сама удит. (Антенна)

13) Белая кошка лезет в окошко. (Солнечный свет)

14) Где свету конец. (В темноте)

15) И день и ночь идет, а с места не сойдет. (Часы)

16) Видать глазами, да не взять руками. (Тень)

 

Список используемой литературы

1. Б.Ф. Билимович «Физические викторины в средней школе», Пособие для учителей, Москва, «Просвещение», 1977.

2. С.А. Тихомиров «Физика в пословицах и поговорках, в стихах и прозе, в сказках и анекдотах», Пособие для учителя, Москва «Новая школа», 2002.

Урок – аукцион «Люди науки»

Учебные семинары в старших классах средней школы – одна из лучших форм коллективной работы, когда возникает общий интерес, дискуссия, каждый следит за столкновением мнений, старается (пусть даже про себя) определить собственную точку зрения. Данные возрастной психологии приводят к выводу, что семинарская форма организации учебных занятий соответствует потребностям и интересам старших школьников, развитию их познавательных интересов и творческих способностей.

Оформление: плакат со словами: Пусть кипит работа,

                                                        Сложены соревнования,

                                                        Успех решает не судьба,

                                                        А ваши знанья!

В аукционе принимают участие 3 команды произвольной численности.

Цель аукциона: раньше соперника определить имя и фамилию ученого, используя сведения о нем, которые последовательно (информацию за информацией) приводит ведущий (обычно это я сама): в каждом случае дается 5 подсказок. Если правильный ответ получен после первой информации, на счет команды поступает 5 баллов, если после второй – 4 балла, после третьей – 3 балла, четвертой – 2 балла, пятой – 1 балл. В конце подводятся итоги и награждение. Подсчет баллов я веду на доске одновременно с проведением аукциона.

Задание № 1.

«Бунтарь на коленях»

1. Воспитание этот ученый получил в монастыре, образование –  частично на  медицинском факультете Пизанского университета: затем работал преподавателем математики, был придворным философом.

2. История статики началась с Архимеда, история же механики неразрывно связаны с именем этого ученого

3. Он умер в 1642 г., а почти через 100 лет – в 1737 г. прах ученого, согласно его завещанию, был перенесен во Флоренцию и захоронен рядом с прахом Микеланджело.

4. По образному выражению, этот ученный сумел отстоять свои научные взгляды и «победить на коленях».

5. Лишь спустя почти три с половиной столетия после его кончины папа римский Иоанн Павел Второй выступил с заявлением, в котором признал, что гонения церкви на ученого были напрасны: он был прав (ответ: Галилео Галилей).

Задание № 2.

«Исключение из правил»

1. Этот ученый свой трудовой путь начал в качестве школьного учителя, а в дальнейшем выполнял роль эксперта с патентом бюро Берна.

2. Нобелевскую премию он получил в 1921 г. за физико-математические исследования и открытие законов фотоэффекта.

3.    Его письмо президенту США в 1940 г. стимулировало организацию ядерных исследований в этой стране.

4.   Он долгое время работал в Германии и он – единственный еврей, чей бюст находиться среди нескольких сот бюстов великих немцев в Пантеоне национальной славы Германии Вальгалл близ Регенсбурга.

5. Этот ученый – один из основателей современной физике, создатель общей теории пространства-времени-тяготения. (Ответ: Альберт Эйнштейн).

Задания № 3

«Открытая вопреки убеждениям»

1.Карьеру свою он начал военным врачом в Потсдаме, а закончил президентом Физико-технического института в Берлине.

2. Этот физик, сделавший ряд открытий был, как не странно, последователем философа Канта, отрицавшего возможность познания мира.

3. Ученый первым измерил скорость распространения возбуждения в нервах.

4. Он разработал физическую и физиологическую теории восприятия звуков и разделил звук на основной тон и обертоны, построил модель уха.

5. Им разработана теория аккомодации глаза и изобретено главное зеркало, которое используют врачи во всем мире. (Ответ: Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц).

Задание № 4.

«Физик, почти не знавший математики»

1.Этот великий английский физик вынужден был подрабатывать смотрителем маяков и судебным экспертом по качеству промышленных товаров.

2. Известный физик Гемфри Деви в конце жизни признал, что главным достижением его жизни стало открытие этого ученого.

3. Наш герой первым ввел в физику понятие: поле, катод, анод, электролит.

4. Он сделал величайшее изобретение: создал модель электродвигателя.

5. Этот физик-самоучка плохо знал математику, в результате по выражению ученого Роберта Милликена, облеч его плебейский обнаженные научные представления в аристократические одежды математики пришлось Макс Веллу (Ответ: Майкл Фарадей).

Задание № 5.

«Самый ученый рыцарь»

1.Именно этот английский ученый получивший за свою научную деятельность рыцарский титул, направил сподвижнику Петра I крупному военачальнику Александру Даниловичу Меньшикову извещение о том, что тот избран членом Королевской Академии наук Великобритании: парадокс состоял в том что Меньшиков был не грамотным.

2. В 1695 г. получил должность смотрителя монетного двора Великобритании, а через четыре года – директора, ему была поручена чеканку всех монет страны.

3. Увлечение естественными науками он сочетал с увлечением религии. К концу жизни он написал сочинение о пророке Данииле и толкование Апокалипсиса. Тем неимением богу, по Словам Ф. Энгельса он оставил только первый толчок но запретил всякое дальнейшее вмешательство в Солнечную систему.

4. Этот ученый – физик одновременно является автором двух важных математических методов: дифференциального и интегрального исчислений.

5. Философ Гегель шутил: три яблока сгубили мир: Яблока Адама, яблока Париса и его яблока (ответ: Исаак Ньютон).

 

Задание №6.

«Баловень богов»

1.Этот будущий физик родился на свет очень слабым ребенком, врачи единодушно утверждали что он – не жилец на белом свете. Умер он в 37 лет от заражения крови.

2. Ко всем делам, за которые брался этот человек он проявлял огромные способности. Его наставник по токарному делу узнав что ученик стал ученым, заметил: «Жаль. Из него мог бы получиться отличный токарь». А известный физик Г. Л. Ф. Гельмгольц, бывший его научным руководителем, назвал нашего героя «баловнем богов».

3. Именно он экспериментально обнаружил электромагнитные волны, предсказанные великим Максвеллом, и наблюдал их отражение, преломление, интерференцию, поляризацию.

4. Тем не менее известно его письмо в Дрезденскую коммерческую палату о том, что исследования радиоволн надо запретить как бесполезные.

5. Имя и фамилия этого ученного составляли содержание первой в мире радиограммы переданной А.С. Поповым (Ответ: Генрих Рудольф Герц).

Задание № 7.

«Ученый - чудак»

1. Этот физик был скорей уродлив чем не красив, одевался плохо и был явно неряшлив, всегда ходил с огромным зонтом, был неуклюж и неловок.

2. Он славился своей рассеянностью. Про него рассказывали что однажды сосредоточенным видом он варил в воде три минуты свои часы, держа яйцо в руке.

3. Он был малоизвестен при жизни. Имя же его сына – поэта знал чуть ли ни каждый.

4. Кроме физике он занимался математикой, ботаникой, химией и даже был членом комиссии по изданию классиков литературы.

5. Этот ученый сделал ряд важных открытий, известных теперь почти каждому, он по праву считается одним из создателей электродинамики (Ответ: Андре Мари Ампер)

Задание № 8.

«Создатель первого источника тока»

1. Этот физик, будучи ребенком первое слово свое сказал в четыре года, и это было слово «нет».

2. О открыл и исследовал газ метан.

3. Этот человек был не только физиком, но и химиком, физиологом, изобретателем. С1815 по 1819 г.г. он занимал пост директора философского факультета Падуанского университета.

4. По иронии судьбы все приборы и личные вещи ученного – виднейшего специалиста в области электричества – сгорели на выставке, посвященной его памяти, в результате пожара, вызванного неисправностью электропроводке.

5. Он открыл взаимную электризацию разнородных металлов при их контакте и расположил их в ряд по величине возникающих между ними разницу потенциалов (Ответ: Александро Вольто).

 

Задание № 9.

«Самый математичный физик»

1. Этот ученый в детстве учился плохо, особенно по арифметике, но когда началось изучение геометрии, быстро стал лучшим учеником своей школы.

2. «Самый математичный физик» - так его называли современники. Он между делом осуществил первую в мире цветную фотографию и разработал способ радикального выведения жировых пятин с одежды, но всемирную известность ему принесло совсем не это.

3. Свои работы он подписывал псевдонимом: dp/dt.

4. Его труды относятся почти ко всем разделам физике, но главные – к молекулярной физике и электродинамике.

5. По словам Генриха Герца, «формулы этого физика живут собственной жизнью обладают собственным разумом – кажется что эти формулы… умнее даже самого автора». Система его взглядов выражена его уравнениями, это основа теории электромагнитного поля (Ответ: Джеймс Клерк Максвелл).

Задание № 10.

«Ученый, писатель и политик »

1.Этот ученый стал одним из самых популярных писателей Америке. Выпускаемый им «Альманах бедного Ричарда» выходил в свет около тридцати лед, он издавал так же «Пенсильванскую газету» и организовал первую в США публичную библиотеку.

2. Этот человек участвовал в составлении «Декларации независимости» США.

3. Он был 15-м ребенком в семье мелкого ремесленника, прожил 84 года з которых физикой занимался только 7 лет. За это семилетие успел многое сделать в науке: ввел понятие «положительное» и «отрицательное» электричество, «конденсатор», «проводник», «заряд», «разряд», «обмотка».

4. Главным его изобретением стал молниеотвод  (громоотвод), а главным открытием установлением электрической молнии.

5. На его бюсте вырезаны слова: «Он отнял молнию у небес  и власть у таранов» (Ответ: Бенджалий Франклин).

Подведение итогов. Награждение победителей.

Заключительное слово учителя.

Подводя итог нашего урока я хочу рассказать вам ребята, еще одну историю, которая поведает нам про одну судьбу ученого физика.

Биографы Ньютона рассказывают что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе Ньютон решил, что самое страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись и он с легкостью затмил своего соперника. Разбуженного джинна познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученного.

Хочется надеяться что сегодняшний урок и у вас жажду нового познания, ведь «великий океан истины» по-прежнему расстилается перед вами неисследованным до конца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порвторительно-обобщающий урок в 9 классе по разделам механики (кинематика, динамика, статика, законы сохранения)

 

 

Тип урока: обобщающее повторение механике в форме отчета творческих групп – «физический фейерверк».

Задачи: обучение: учащиеся должны знать теорию и экспериментальные факты, лежащие в основе законов механике;

Практического применения: применять формулы, решать задачи на определение характеристик движения и взаимодействия тел, определять экспериментально эти характеристики, производить расчеты, выполнять демонстрационные опыты по теме;

Воспитательного характера: воспринимать, перепабатавать, предъявлять учебную информацию в различных формах (словесной, образной, символической), развивать такие качества как аккуратность, инициативность, творчество, ответственность и др.

Домашнее задание и инструктаж: повторить итоги глав учебника.

Содержание урока:

1) проверка домашнего задания групп:

1.Кинематика

2. Динамика

3. Статика

4. Законы сохранения

По следующей схеме:

1. Защита задач повышенного уровня;

2. Демонстрация и объяснение оригинальных опытов;

3. Инсценировка на тему «история физики» или «однажды на уроке»;

2) Закрепления урока – рефлексия «Что взято?»

3) Выход на новую проблемную ситуацию. Приводим фрагменты из отчетов творческих групп.

1) Задача из отчета группы «Законы сохранения»

Законы сохранения

После того как обруч скатиться с горьки высотой Н, его потенциальная энергия уменьшиться на величину mgH. Если при этом трение пренебрежимо мало, то ровно на столько же возрастет кинетическая энергия: mgH=mv²/2. Отсюда конечная скорость обруча  v=√2gH. Пологая высоту горки равной 4,9 м, найдем  v=√2*9,8м/с^2*4,9 м = 9,8 м/с. Однако опыт даст для скорости обруча, скатившегося с горки такой высоты, примерно 7м/с, т.е. почти в полтора раза меньше. Столь большое расхождение с теорией отнести за счет трения никак нельзя. В чем же тогда причина?

 

 

         Н                                А      

                                   В     

Скатываясь с горки, обруч участвует одновременно в двух движениях: во-первых он как целое перемещается поступательно; во-вторых все точки обруча совершают кроме того, вращательное движение ось которого проходит через центр обруча.

По этому правую часть написанного в условии задачи равенства, выражающего закон сохранения энергии,  необходимо дополнить еще одним членом, представляющем кинетическую энергию вращательного движения Е_квр: mgH = Е_кпост + Е_квр

Рассматривая рисунок, нетрудно видеть что точки обруча движутся относительно его центра с такой же скоростью, с какой центр движется относительно земной поверхности. Действительно, выберем на обруче точку В, соприкасающуюся на данный момент с землей, а по этому неподвижную относительно нее. Если центр обруча обладает относительно земли скоростью v, то такую же скорость он имеет относительно точки В. Но если центр А движется относительно В со скоростью v, то и точка В движется относительно А с такой же скоростью. Все точки обруча равноправны и если одна из них движется относительно центра со скоростью v, то это же следует сказать и о других. На основании этого заключаем что можно записать следующее равенство: Екпост=Еквр, но Екпост=mv²/2, поэтому mgH=mv².

Отсюда для скорости, приобретенной обручем, имеет: v=√gH. Подставляя в последнее выражение Н=4,9 м, найдем: v=√9,8м/с^2*4,9 м ≈ 6,9 м/с. 

 2. Демонстрация и объяснение оригинальных опытов из отчета группы «статика»

Демонстрация опыта с вращением катушки против часовой стрелки, а также изготовление демонстрации и объяснения принципа действия бумеранга.

Основной секрет бумеранга – его бросок. Не каждый новичок сможет запустить летающее крыло так, чтобы оно вернулось назад. Важен наклон, направление ветра и сила броска. Австралийская поговорка: «Когда своей рукой берешься за крыло бумеранга – за другое крыло берется «небо»». Меняя угол броска можно получать самые разные траектории паллета. При правильном направлении бумеранг может описывать гигантские петли, спирали и даже восьмерки. Если понаблюдать за полетом бумеранга то можно воочию увидать действие аэродинамических сил. Настоящие традиционные бумеранги делают из дерева. Мастер вырезает его из куска древесины по точному шаблону австралийских аборигенов. Малейшая неточность и бумеранг может лишиться своих летных качеств. Потом дерево обрабатывают убирая все неровности – что бы хорошо летать бумеранг должен быть идеально гладким.

3. Инсценировка из отчетов группы «динамика»

Сценарий «репка»

 

Жили-были дет да бабка, посадили они репку, выросла репка большая при большая. Пришел дет вытаскивать репку, а вытянуть не может. Задумался он как же мне ее вытащить? Надо подойти с физической точки зрения. Какая сила удерживает репку? Очевидно сила всемирного тяготения. Масса репки 1 пуд, масса земли 6^*10²⁴пудов, расстояние 13 млн. локтей.

Ну-ка подсчитаю силу притяжения, а постоянную я то забыл, придется бабку звать, пришла бабка – говорит «Ну что же ты дет. Совсем не те законы применяешь. Сколько раз тебе говорила ходи на курсы к Татьяне Федоровне знал бы ты тогда что формула эта здесь ни причем. Земля наша отрицательно заряжена, а репка – положительно». А дедушка «Да ведь минус с Земли на репку перетекает». Бабка «Не перетечет! Ведь репка сверху изолятором покрыта. Что же нам делать? Придется внучку звать…». Стали внучку звать. Прибежала внучка. Умная внучка была, в очках. Поправила она очки и спрашивает «Что тут у вас произошло?». Дет ее говорит: «Да вот, внученька репку тянем-потянем, да вытянуть не можем». «Никак не можем», вздыхает бабка, - «А все потому что репка то заряжена положительно…», «А земля отрицательно». «Да а снова поправляет очки внучка, - «тела, заряженные разноименными зарядами притягиваются друг к другу, если заряды одноименные - отталкиваются» «Да, да!»- «обрадовались дед и бабка, - Этого-то нам и надо!» «Сама знаю» - отвечает внучка, да как это сделать?» Думали они, думали но ничего не придумали. «Эх!»- качает внучка головой, - не надо было мне прогуливать курсы Татьяны Федоровны. Но не печальтесь – мы сейчас жучку позовем. «Она то на всех занятиях была».Позвали жучку. «Да-а, - говорит Жучка, вот задача так задача». Стали все округ репки ходить и думать. «Ура! – закричала Жучка, если репке нужен отрицательный заряд То мы ей его сообщим!». «Ура! – закричал дед, а как ?». «Вот этого-то я и не знаю. Но кошка наверняка знает. Она ж хитрющая!».Пришла кошка пушистая препушистая, красивая и спрашивает. «Мур-р, что случилось?» «Да вот – говорит дет земля заряжена отрицательно, а репка – положительно» «Они друг к другу притягиваются» – говорит бабка. «А вот если репку зарядить отрицательно, то тогда она от земли и оттолкнется» «Только как это сделать» – сдыхает Жучка. «Мур-р, - говорит кошка, - проще не придумаешь. Чтобы зарядить тело отрицательно, нужно потереть чем-нибудь шерстяным»,  - и принялась тереться об репку. А потом говорит: - «Ну, дед, тяни». Дед тянет-потянет, а вытянуть не может. Стали они снова вокруг репки кругами ходить. Мимо мышка бежала, увидела наших героев, остановилась и смотрит на них удивляется: «Что это вы вокруг репки хороводы водите? Ведь репка – не елка, да и да Нового года далеко» «Да вот, - говорит дет, - посадили мы репку, а вытянуть не можем». «Знаем мы, - говорит бабка, - что земля заряжена отрицательно, а репка- положительно». «И что надо – говорит внучка, - репка отрицательно зарядить». «Зарядили, - говорит Жучка». «А вытащить все равно не можем, - говорит кошка». «Эх, вы! – запищала мышка плохо вы физику знаете! Чтобы вытянуть репку нужно просто напросто преодолеть силу трения, а для этого нужно приложить силу. Ну-ка дедушка, хватайся за репку. Бабка – за деда, внучка – за бабку. Жучка – за внучку, кошка – за жучку, а я – за кошку!». Стали тянуть и вытянули! «Ну все, - сказал дедушка, - завтра все на курсы к мышке физику изучать»

Подведение итогов