БЕЗЛІЧ «ЧОМУ» НАВКОЛО НАС

Екскурсія в природу для учнів 7—8-х класів

Мета.

1.  Поглибити й закріпити знання учнів, здобуті на уроках фізики; формувати в учнів уміння пояснювати явища, що зустрічаються в по­всякденному житті.

2. Розвивати пізнавальні інтереси та творчі здібності учнів; форму­вати уміння помічати цікаве в повсякденних явищах.

3. Виховувати інтерес до науки, повагу до знань.

Методичні рекомендації. Захід доцільно провести під час літньої на­вчальної практики, забезпечивши дотримання правил охорони праці та життя дітей.

У нас сьогодні незвичайний урок. Ми підемо до річки і побачимо, що закони фізики трапляються буквально на кожному кроці: в щебеті пташок і дзюрчанні струмка, в багрянцях заходу Сонця.

Необхідно лише навчитися бачити фізичні явища та закономірності в простих, повсякденних речах, у всьому тому, що нас оточує.

Отже, вирушаємо в подорож. Дорога до річки пролягає через шкільний стадіон, на якому ви займаєтеся фізкультурою. А для чого на уроках фізичного виховання під час виконання деяких вправ на спортивних снарядах руки натирають магнезією, а підошви — каніфоллю?

(Для збільшення сили тертя; зменшення ковзання.)

Зверніть увагу на шкільний садок. Для чого це побілили дерева?

(Біле покриття добре відбиває сонячні промені, зменшує їх поглинання, захищає дерева від опіків.)

На суботнику ви добре попрацювали. Дехто з вас обкопував дерева. Для чого ви це робили?

(Щоб зберегти вологу в ґрунті. Рихлий грунт запобігає випаровуванню.)

Давайте пригадаємо, які фізичні явища спостерігаються в процесі малого кругообігу води в природі.

(Випаровування з поверхні рідини; піднімання теплих шарів під дією архімедової сили; конденсація пари при охолодженні; падіння крапель води під дією земного тяжіння.)

Уночі ви спали і, можливо, не чули, що йшов дощ. Стежки вже підсохли, а ось під деревами волога збереглася. Чому?

(Крони дерев заважають проникненню прямих сонячних променів, а дерева стримують вітер; усе це сповільнює процес випаровування, сприяє скупченню водяної пари.)

А чи може волога з'явитися без дощу? (Так, це роса.)

Як ви думаєте, де більш рясна роса: під деревом чи на відкритій місце­вості?

(Під деревами, на відкритій місцевості внаслідок руху повітря процес випаровування вологи відбувається швидше.)

Запропонуйте спосіб скосити (перерізати) траву без коси.

(Діти користуються палицею і пояснюють: необхідно зробити різкий, сильний замах та удар. При цьому час взаємодії палиці та стебла дуже малий, а тому стебло не встигає відхилятися і ламається («скошуєть­ся»).)

А що буде, коли тією самою палицею сильно натиснути на стебло?

(Діти пробують. Стебло відхиляється, проте залишається цілим, ос­кільки час взаємодії його і палиці значно довший, ніж у попередньому ви­падку, стебло встигає почати рухатися.)

Прислухайтеся і придивіться навколо. Пахнуть квіти, трави. З яким фізичним явищем ми зараз маємо справу?

(Дифузія.)

Із квітки на квітку перелітають бджоли. А тепер прислухайтесь, як дзижчить котрась із них. Яка з бджіл дзижчить — та, що на квітці, чи та, що летить?

(Та, що летить. Звук створюється в польоті, комахи махають кри­лами.)

Дзижчання, наприклад, джмеля зумовлене тим, що він змахує криль­ми близько 200 разів за 1 с. При цьому з такою самою частотою коли­вається повітря, і ці коливання ми сприймаємо як звук. Чим частіши­ми є змахи крилець, тим вищий звук. Комар робить близько 600 по­махів за 1 с і його звук нам здається писком.

А ось пролетів метелик. Чому ми нічого не почули, адже він також махає крильми?

Справа в тому, що вухо людини здатне сприймати звуки з частотою від 16 до 20000 Гц.

Метелик капусниці ж робить у середньому всього 10 помахів за 1 с.

А тепер погляньте на траву, де ви пройшли. Вона прим'ята. Та деяка вже підвелася, 3 яким фізичним явищем маємо справу?

(Пружність. Після припинення дії сили тіло повертається в початко­вий стан.)

Порівняйте пружність листка і стебла; пружність стебла квітки і трави.

{Стебла квітів менш гнучкі, ніж трави, бо вони мають бути ще й міцними.)

Зверніть увагу на копиці трави, що заготовили люди для тварин. А чому копиця сіна навіть під час дощу залишається сухою?

(Причини у формі копиці — вода стікає.)

А зараз проведемо змагання з бігу. Хто перший добіжить он до тієї берези. Переможцю пропоную відповісти на запитання: чим біг відрізняється від ходьби?

(Швидкістю руху. Під час ходьби тіло людини весь час дотикається до землі якоюсь точкою опори, а під час бігу цього може й не бути.)

Як називається стан, в якому перебуває людина над землею?

(Невагомість.)

Для кого характерний цей стан?

(Для космонавтів.)

Зверніть увагу на автомобілі, що їдуть дорогою. Подумайте, коли й чому двигун автомобіля розвиває найбільшу потужність: піл час розго­ну чи рівномірного руху з досягнутою при розгоні швидкістю?

(Під час розгону потужність двигуна автомобіля має бути більшою, бо енергія витрачається на подолання сили тертя і сили опору зустрічно­го повітря, та ще й на набуття автомобілем кінетичної енергії.)

Відомо, що температура відпрацьованих газів на виході з глушника автомобіля в декілька разів нижча за температуру, що досягається в двигуні. Чому?

(Відпрацьовані гази виконують роботу за рахунок зменшення їх вну­трішньої енергії, а, отже, за рахунок зниження температури.)

Під час дощу краплинки падають вертикально. Яким здається рух крапель, якщо дивитися на них з вікна рухомого автомобіля?

(Рух дощових крапель здаватиметься відхиленим у бік, протилежний до руху автомобіля.)

Обережно. Перед нами канава. Дівчатка обійдуть її, а хлопці пере­стрибнуть. Як це легше зробити — з розгону чи з місця?

(Під час розбігу до початку стрибка тіло набуває деякої швидкості, тому відштовхуватися можна не так сильно.)

Одна з дівчаток, обходячи канаву, спіткнулася об коряку, інша — посковзнулася на вологій траві. Чи однаково вони впали?

(Перша падала вперед, а друга — назад.)

Яке явище допоможе пояснити нам процес «падіння»?

(Інерція.)

А чому під час стрибка з місця хлопці приземлялися, пригинаючись?

(Приземляючись, людина присідає. Це необхідно для того, щоб за раху­нок дії м'язів ніг збільшити шлях гальмування — адже людина за інерцією зберігає швидкість руху — та пом'якшити удар.)

Давайте дружно піднімемось он на той пагорб і там відпочинемо та подумаємо, чому рухатися рівною дорогою легше, ніж піднімати­ся вгору?

(Рухаючись рівною дорогою, ми виконуємо роботу лише на подолання

сили тертя; під час піднімання ще доводиться виконувати додаткову ро­боту, піднімаючи власне тіло.)

Дехто з вас, шановні, зашарілися, розчервонілися, а лоби вкрилися по­том. Помахайте біля обличчя рукою чи хустинкою. Стало краще, а чому?

(Рух повітря підсилив процес випаровування поту, а для випаровування необхідна внутрішня енергія, яка «забирається» від шкіри обличчя, внаслі­док цього воно охолоджується.)

Дехто з дівчаток приклав до лоба листочки. Що відчуваєте? Прохо­лоду. А чому?

(Внаслідок випаровування вологи з листка.)

Погляньте. Дехто з наших товаришів відпочивають у тіні під дере­вом. Хто пояснить утворення тіні?

(Прямолінійне поширення світлових променів.)

Іванку! Ти неправильно поводишся з пляшкою. Коли п'єш, не слід щільно захвачувати горлечко пляшки губами. Подумайте, чому?

(У міру зменшення води в пляшці створюється знижений тиск і губи засмоктуються в горлечко, тому пити стає важче.)

А зараз проведемо змагання крикунів. Хто це нам відповідає? Хто пояснить суть цього явища?

(Звук відбивається від перешкоди і сприймається спостерігачем.)

А завжди можлива луна?

(Ні. Луну розрізняють на слух, коли посланий і прийнятий звук розді­лені інтервалом часу, більшим за 50 мс. А це означає, що викликати в повітрі луну можна з відстані до перешкоди не менш як за 85 м; дуже далеко також відходити не слід, бо відбитий звук буде слабким.)

А ось і річка. Наш Случ дарує дітям радість упродовж року. Влітку — купання. Взимку — катання на льоду. А чому вода в річці навіть у дуже холодну зиму не промерзає до дна? Яке значення це має в природі?

(Найбільша густина води при температурі +4 ºС. Тому в глибоких во­доймах температура води залишається такою навіть зимою, коли її по­верхня вкрита льодом. Це має велике значення для збереження життєді­яльності тваринного і рослинного світу у воді.)

Хто з вас назве риб, які водяться в нашому Случі? А що є спільним для них, та чим це викликано?

(Усі риби і навіть зграї риб мають краплеподібну форму. Природа сама потурбувалася про це для зменшення опору води під час руху риб.)

Чи змінюється положення плавників риб під час руху? Чому?

(Так, за допомогою плавників риби відштовхуються від води, взаємо­діючи з нею; а от під час швидкого руху риби притискають плавники для зменшення опору.)

Багато хто з вас тримали в руках живу рибу. Чи легко її втримати? Чому?

(Ні, бо тіло риби вкрите слизом, що зменшує опір і робить її слизькою.)

Більшість хлопчиків, сподіваюся, хоч раз та рибалили. А ось дівчат­кам, мабуть, доводилося чистити рибу. Подумайте, чому рибний міхур складається з двох з'єднаних частин?

(Перекачуючи повітря в передню чи задню камеру міхура, риба змінює напрям руху у вертикальній площині.)

Зараз один із вас кине у воду невеличкий камінець. Поспостерігайте за поверхнею води. Що ви побачили?

(Від місця падіння камінця в усі сторони розбігаються хвилі.)

А чи рухається сама вода? Щоб відповісти на це запитання, киньте на хвилі листочок. Чи змінює він своє положення?

(Ні, листочок залишається на місці, коливаючись на хвилі вгору і вниз.)

У старших класах ви на уроках фізики вивчатимете поширення хвиль у різних середовищах. Хвилі на воді — це коливання частинок води, їх переміщення вгору, вниз.

А зараз опустимо у воду палицю і уважно подивимося на неї. Що ви бачите?

(Палиця здається зігнутою доверху.)

Зверніть увагу, скільки комах вільно тримаються на воді. Ось водомірка. Вона ніколи не буває мокрою. Чому?

(Тіло деяких комах вкрите восковим нальотом, який не змочується водою. Довгі лапки, якими водомірка спирається на поверхню води, діють наче лижі. А ще треба враховувати поверхневий натяг води.)

А он собачка, що вийшов із води, струшується. На якому законі грунтується його звільнення від води?

(На законі інерції.)

Погляньте! В небі над нами летить літак. Кому з вас доводилося літа­ти, ті погодяться зі мною, що в пасажирів, які дивляться у вікно, скла­дається враження, що літак не рухається. Чому?

(Відсутнє тіло відліку, відносно якого можна спостерігати рух літака.)

Діти, обережно. На нашому шляху трясовина. Люди протоптали стежку в обхід до місця купання. Чому?

(Трясовиною ходити небезпечно і важко.)

А хто пояснить чому?

(Під час ходіння трясовиною чи болотом під ногою, яку витягли з тря­совини, утворюється розріджений простір, де тиск нижчий за атмо­сферний, тому людині треба витрачати додаткову енергію на перебо­рення різниці тисків.)

А якщо ніяк не можна обійти болото чи трясовину, то як же бути?

 (Слід збільшити площу опори, зменшивши тиск. Для цього можна ско­ристатися настилом із хмизу чи колодою.)

Сподіваюся, для вас не секрет, що в болотистій місцевості спека пе­реноситься важче. Чому?

(У болотистій місцевості в спекотну пору року повітря вологе, випа­ровування майже немає, тіло людини слабко охолоджується за рахунок випаровування, тому спека переноситься важче.)

Хто вміє робити паперовий кораблик? До роботи. А тепер пустимо його на воду. В якому напрямі він рухається? Чому?

(За течією річки.)

А чи однакова швидкість течії біля берегів та вдалині?

(Швидкість води біля берега менша внаслідок тертя води об берег.)

Якщо так, то що ви порекомендуєте хлопцям, які пливуть на човні проти течії: триматися берега чи середини?

(Триматися берега.)

Давайте визначимо швидкість течії нашої річки в цьому місці. Чи можна це зробити?

(Достатньо поставити вздовж берега дві палиці; знаючи середню дов­жину кроку, визначити за числом кроків відстань між ними. Кинути біля верхньої палиці якесь легше за воду тіло якомога далі від берега та зафік­сувати час його удару об воду; зупинити секундомір у той момент, коли тіло мине другу палицю; за знайденими даними розрахувати швидкість течії.)

Берег нашої річки піщаний. Та буває, що наступиш ногою на камін­чик і відчуваєш біль. Чому боляче?

(Мала площа дотику підошви і камінця спричиняє збільшення тиску на ногу.)

Купаючись у річці, ви помічали, що вода неоднаково прогрівається у верхніх і нижніх шарах. Чому?

(Нижні шари води холодніші внаслідок порівняно невеликої теплопро­відності води.)

Забавляючись у воді, ви часто легко піднімаєте один одного. На суші ви не такі сильні. Чому?

(Уводі підняти людину легше, бо «допомагає» архімедова сила.)

На глибині ви без проблем ходите по камінчиках. Біля берега нама­гайтеся це робити обережніше, а на березі уникайте зовсім, бо боляче. Чому?

(У першому та другому випадках тиск зменшується за рахунок архімедової сили.)

Пригадаймо прислів'я «Із води сухим не вийдеш» та «Як із гусака вода». Чи немає в них протиріч з точки зору фізики?

 (Ні. Вода змочує тіло людини і не змочує пір'я птиці, бо воно покрите жиром.)

Як би тепло не було, вийшовши з води, ви відчуваєте прохолоду. Ваше тіло вкривається «гусячою шкірою». Чому?

(З вологої шкіри вода випаровується. Під час випаровування рідина охо­лоджується, охолоджується і тіло людини.)

Вийшовши з води, ви берете рушник, щоб осушити своє тіло. В чому фізична суть ваших дій?

(Рушник вбирає воду через тонкі капіляри, що є в тканині, і тіло стає сухим,)

Зверніть увагу, Случом пливе баржа. Робітники на баржі в спе­ціальних жилетах, а на бортах розмішені рятувальні круги. Які власти­вості названих предметів?

(Жилети виготовлені з еластичного матеріалу, між шарами якого міститься повітря. І людина не потоне в жилеті, якщо раптом упаде за борт. Круги виготовлені з корку, густина якого приблизно в 4рази менша за густину води, тому він спливає.)

Неподалік від баржі рухається надувний гумовий човен. Якщо одна й та сама людини кине камінь із цих суден, то чи однакові відстані він пролетить?

(Під час кидання каменя з човна човен буде переміщатися в горизон­тальному напрямі, протилежному до руху каменя, на більшу відстань, ніж баржа. Тому початкова швидкість каменя відносно води буде меншою, ніж у випадку, коли його кинули з баржі.)

Весною також багато хто з вас приходить до річки спостерігати льодохід. Чому в цей час біля річки набагато холодніше, ніж далі від неї?

(Для танення льоду необхідна певна кількість теплоти, що надходить від навколишнього середовища, тому поблизу річки й холодніше.)

Вода камінь точить — говорить українське народне прислів'я. Чи справді це так?

(У нічні години вода в тріщинах гірських порід замерзає; об'єм її збільшується, лід тисне на стінки тріщини і руйнує породу.)

Дивіться, з дна річки піднялася газова кулька. За рахунок чого збільшилась її потенціальна енергія?

(За рахунок зменшення потенціальної енергії води.)

Ось тут на рівнині ми розіб'ємо свій табір, попереду вас чекає чай і нові запитання. Тож складайте свої речі та будемо готувати вогнище.

Дівчатка! Зверніть увагу, як наші хлопчики заготовляють дрова на вогнище. Збирають усе підряд. Що б ви їм порадили?

(Для вогнища потрібні сухі дрова, краще березові чи соснові, бо вони більше виділяють теплоти під час згорання; коли ж горять сирі дрова, то

частина енергії, що виділяється, витрачається на нагрівання та випаро­вування вологи, яка міститься в них,)

Будемо й далі спостерігати за нашими роботягами. Хлопці вчинили суперечку: які дрова — тонші чи товщі необхідно класти вниз?

(Якщо дрібний хмиз та тонкі дрова покласти знизу, буде більше по­вітря проникати до полум'я. Що й підсилить горіння.)

Дрова складені і знову суперечка: з якої сторони підпалювати вог­нище? Допомагайте, дівчатка!

(З вітряної, бо вітер гнатиме полум'я на паливо, а не відноситиме його в бік.)

Нарешті вогнище готове. Як змінюється внутрішня енергія палива при згоранні?

(Частина внутрішньої енергії, що міститься в речовинах, які реагують (хімічна енергія), під час згорання виділяється і передається навколишнім тілам у вигляді теплоти. Отже, в цілому внутрішня енергія палива зменшується.)

А як же можна пояснити виділення теплоти під час згорання пали­ва. В нашому випадку — дров?

(Усі види палива мають внутрішню енергію і під час згорання виділя­ють її частину, внаслідок перебудови молекул, зміни сил взаємодії, харак­теру її руху.)                 

Гаразд, вогнище горить. Прислухайтеся, як тріщать дрова. Чому?

(У деревині є вода, яка при нагріванні закипає і випаровується, з тріском розриваючи волокна.)

А чому дим від вогнища піднімається вгору?

(Нагріте вогнищем повітря разом із дрібними частинками, що утво­рюються при горінні, легше за холодне, тому й виштовхується вгору.)

Вітер стих. Дим, що піднімається з нашого вогнища, стає з часом невидимим. Чому?

(Частинки диму разом із теплим повітрям намагаються заповнити весь наданий їм об'єм, тому вони розсіюються в просторі.)

Зверніть увагу на вогнище та поміркуйте, які явища, що ми спосте­рігаємо, відносяться до фізичних, а які — до хімічних?

(Горіння дров — хімічне явище, випаровування води й поширення диму — фізичне.)

Ой як хлопці розчервонілися біля вогнища. А яким чином теплота від вогнища передається дітям?

(Випромінюванням.)

Де ж наш водоносний? Неси швидше казанок з водою. А чому це казанок, після того як у нього зі струмка набрали води, вкрився росою?

(У повітрі є водяна пара, яка, дотикаючись до холодних стінок казан­ка, конденсується й осідає на них у вигляді крапель вологи.)

Сідайте обережно навколо вогнища та прислухайтеся. Чайник шу­мить. Чому?

(Уводі є бульбашки повітря. Нагріваючись, вода починає випаровува­тись усередині бульбашок, вони збільшуються і піднімаються вгору в хо­лодніші шари; пара в бульбашках стискується і стінки бульбашок під тиском води лопаються. Перед самим кипінням відбувається активне утворення багатьох бульбашок, їх потріскування під час лопання і ство­рює характерний шум.)

Шум припинився. Вода закипіла. Але чому ж це кришка казанка підстрибує?

(Під час кипіння утворюється багато пари. Її тиск піднімає кришку вгору, кришка опускається, потім процес повторюється.)

Вода в казанку кипить. А чи можна закип'ятити воду, не нагріваючи її?

(Можна. Для цього достатньо знизити тиск повітря над поверхнею води, помістивши її під ковпак повітряного насоса та відкачавши з нього повітря.)

Що ж, пора й до чаю. Як добре, що тепер чай у пакетиках. Кожний заварить собі сам. Проте чай гарячий. Як же його можна швидше охо­лодити?

(Можна опустити в кухлик металеву ложку; метал має добру тепло­провідність, що сприяє зниженню температури води. А ще можна поду­ти на чай, щоб прискорити процес випаровування, внаслідок чого рідина охолоджується.)

У кожного з вас різні кухлики; фаянсові, пластмасові, металічні. Кому найбільше пече в руки?

(У кого металеві. Метали мають добру теплопровідність.)

Беріть до чаю сухарики. А хто назве хоча б одну причину, чому черствіє хліб?

(Із хліба випаровується волога.)

Що ж, наша екскурсія в природу сьогодні закінчилася. Дякую вам за активну участь у спостереженнях та поясненні явищ. Бажаю вам і на­далі гарно навчатися. Бути спостережливими, цікавими і допитливи­ми. До зустрічі на уроках фізики в новому навчальному році.