Конспект уроку з фізики для 10 класу "Основи МКТ"

10 клас.

Тема. Основи МКТ. Розв’язування задач.

Мета. Поглибити й розширити знання учнів з МКТ, учити бачити фізичну

картину світу, складати її за нестандартних умов; здійснити всебічний

підхід до вивчення природи та розширити кругозір учнів шляхом

розв’язування задач математичного, біологічного, хімічного змісту;

учити учнів досліджувати й оцінювати явища природи засобами

фізики; допомогти сформувати особисте ставлення до діяльності, яка

вимагає фізичних знань; формувати вміння виступати перед

аудиторією, чітко формулювати і відстоювати свою думку; на основі

створення міжпредметних зв’язків і асоціацій формувати гнучкість

мислення; сприяти розширенню кругозору учнів; розвивати уміння

застосовувати набуті знання у нестандартних та видозмінених

 ситуаціях, уміння оперувати знаннями, здобутими з біології,

математики, хімії; розвивати фізико-математичну мову учнів;

виховувати патріотичні почуття, інтерес до науки, уміння раціонально

           використовувати робочий час.

Тип уроку:урок формування вмінь та навичок учнів.

Обладнання:таблиці, комп’ютер, комп’ютерні програми «Бібліотека

                        електронних наочностей. Фізика 10-11»; картки, обладнання

                        для експериментальної задачі.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент.

Сьогодні чудова погода: блакитне чисте небо, сонячно. І така ж тепла атмосфера у нас в класі.

Можливо, ви вже втомилися, але я запрошую вас до співпраці. А для цього забудьте ще на деякий час про втому, посміхніться одне одному і вперед до нових знань! Адже тема, яку ми вивчаємо сьогодні, має практичне значення.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

У відомого російського поета Ф. Тютчева є чудові рядки:

Не то, чтопомните вы природа:

Не слепок, не бездушный лик –

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык…

Ми з вами сьогодні спробуємо за допомогою фізики розв’язати проблеми, що виникають на уроках математики, біології, хімії та економіки.

А що з цього приводу говорив знаменитий Альберт Ейнштейн?

«Як приємно відчувати єдність цілого комплексу явищ, які при безпосередньому сприйнятті здавалися розрізненими»

Французький поет Шарль Бодлер писав, що …

Природа – это храм, где камни говорят,

Хоть часто их язык бывает непонятен.

Вокруг лес символов – тревожен, необъятен,

И символы на нас с усмешкою глядят.

Я вірю, що сьогодні ми розшифруємо символи природи, розгадаємо її ребуси й загадки.

ІІІ. Повідомлення теми та мети уроку.

Будемо сподіватися, що за допомогою слів видатних людей, вислови яких сьогодні цитувалися, ми переконалися в доцільності проведення сьогоднішнього уроку, тема якого: «Основи МКТ. Розв’язування задач».

До речі, слово «задача» (англ. problem) означає проблема. Проблема розв’язування задач ускладню­ється в тому випадку, якщо вміння побачити єдинуфізичну чи математичну модель за різних ситуацій недостатньо розвинене. Можливість розвивати ці уміння ви й матимете сьогодні, розв’язуючи задачі,пов’язані з математикою, біологією, хімічними та економічними процесами. Миспробуємо побачити фізичну картину за різних життєвих ситуацій.

IV. Актуалізація опорних знань.

• Вікторина «Що? Де? Чому?»

• Назвіть основні положення МКТ.(Будь-яка речовина склада­ється з найдрібніших частинок — молекул чи атомів. Атоми ймолекули перебувають у безперервному хаотичному (тепловому) ру­сі. Між молекулами (атомами) існують сили взаємодії, які залежать від відстані між ними і можуть бути силами притягання і відштовхування.)
• Яка фізична величина є мірою кінетичної енергії молекул? (Температура)
• Що відбувається в крові хворого з погляду МКТ у разі підвищення температури? (Молекули, що входять до її складу, рухаються швидше.)
• Яка перевага інгаляції перед іншими спосо­бами введення в органи людини лікувальних речовин? (Під час розпилення речовин збільшу­ється площа, яку вони покривають, і збільшу­ється швидкість руху частинок, тому всмок­тування ліків завдяки дифузії прискорюється. Крім того, будь-яка хімічна реакція протікає лише за наявності контакту реагуючих речо­вин. Тому умовою інтенсивного протіканняреакції є подрібнення реагуючих речовин. У газах і рідинах процес дифузії проходить швидше, ніж у твердих тілах.)
• На якому фізичному явищі ґрунтується засто­сування в терапії мазей, йоду та інших зовніш­ніх лікувальних сполук? (На явищі дифузії.)
• На якому явищі оснований процес проникнен­ня молекул кисню з органів у кровоносні суди­ни?(На явищі дифузії. Завдяки процесу дифузії молекули кисню проникають крізь мембрани пухирців легенів у кровоносні судини, і так са­мо виходять із крові молекули вуглекислого газу, які потім видихаються.)
• Які фізичні основи проникнення поживних ре­човин крізь стінки кишечника в кров?(Явище дифузії. Крізь стінки кишечника в кров переносяться частинки їжі. Якщо хоч на мить зупиниться тепловий рух частинок, усе живе задихнеться в найчистішому повітрі, загине від голоду за наявності найсмачнішої їжі.)
• У яких малюків молекули рухаються швидше: у здорових чи застуджених?(Ухворих темпе­ратура тіла вища, тому вищою буде й швидкість руху молекул.)
• Чотирирічна Маша прокралася у мами за спи­ною до дзеркала і, діючи абсолютно тихо, ви­лила собі на голову три флакони французьких парфумів. Мама, яка сиділа до Маші спиною, здогадалася, що сталося. Чому? (За рахунок дифузії.)
• Він довго роздивлявся в мікроскоп суміш води і квіткового пилу, чекаючи, коли ж рух при­пиниться. Цей рух було названо його іменем. Як ім’я вченого? (Роберт Броун)
• Загальна маса речовин, які постійно тримають­ся в атмосфері, оцінюється в 5,3 10¹⁵ т. Сьо­годні в пилогазованих викидах промисловості медики нараховують близько 140 шкідливих для організму людини речовин. Як називається тепловий рух завислих у рідині чи газі части­нок? (Броунівський рух)
• Частинки пилу, розміром менші за 1 мкм, можуть залишатися у стратосфері від одного до трьох років. Забрудненість повітряного оке­ану затримує значну частину сонячної радіації перешкоджає самоочищенню атмосфери, сприяє розмноженню мікробів, знищує опірність організмів захворюванням, зменшує освітленість вулиць, житлових будинків, заводських приміщень, викликаючи перевитрати енергії. У чом ж причина броунівського руху? (Удари молекул об броунівську частинку не компенсуються)
• Унаслідок високої токсичності допустима концентрація оксиду вуглецю (карбон (II) оксид; СО) в атмосферному повітрі не повинна перевищувати 2,1 * 10¹⁹ м^-3, тобто 1 мг на 1 м³. Що таке концентрація?  (Фізична величина, яка показує, яка кількість молекул міститься в одиниці об’єму речовини.)
• Рука богині Афродіти (золотої статуї в старо­грецькому храмі), яку цілували прихожани, за сотні десятків років помітно схудла. Свяще­ники в паніці: хто вкрав золото? (Прихожани. Кожен з них, цілуючи статую, забирав із собою частинки, які складаються з тисяч молекул золота.)
• Ш Яке фізичне явище описане поетом?

І хлібом пахне, вишнею, соломою,

І піснею, яку співав козак.

Та грудочка землі стає солоною,

Як сіль чумацька на важких возах.

                                    С. Пушик(Дифузія)

• Як, не випускаючи повітря з дитячої кульки, зробити об’єм меншим? (Покласти кульку в холодильник (за законом Гей-Люссака))
• Пайка за методом Лучіхіна виконується в такий спосіб: сталеві та залізні деталі, які треба спая­ти, зачищають, кладуть між ними тонку мідну фольгу і нагрівають в електричній печі до тем­ператури 1080° С. Такий спай значно міцніший за звичайну мідну пайку. Чому? (Розплавлена мідь дифундує в поверхневий шар деталей, які треба спаяти, тим глибше, чим довше триває дифузія, у результаті спай отримує велику міцність.)
• Щоб «приварити» один шматок металу до іншо­го, нагрівають обидва шматки добіла в полум’ї горна, складують ці шматки та сильно вдаря­ють кілька разів ковальським молотом. Чому в такому випадку отримуємо міцне з’єднання? (Ударами молота досягається контакт шмат­ків, які приварюються.)
• У романі Шолохова «Піднята цілина» є епізод про те, як дід Щукар об’ївся телятиною і заслаб на живіт. Щоб вилікувати його, лікар постави­ла йому на живіт макітру. «Ой, живіт мій по­рве! Ой, рідненька, звільніть!» — закричав дід Щукар, але спроби відірвати макітру виявили­ся марними. Тоді Давидов узяв колоду і вдарив по дну макітри, вона розсипалася, і повітря зі свистом рвонуло з-під черепків». Чому не вдалося зняти макітру, а довелося її розбити? Чи правильно з погляду фізики письменник описав стан повітря після того, як розбили ма­кітру? (Нагріте повітря вийшло з макітри, тиск під нею по мірі охолодження повітря, що залишилося, зменшувався і втягував у макі­тру живіт діда Щукаря. А відірвати від живо­та макітру не давала сила атмосферного тис­ку. Після того, як розбили макітру, повітря, що її оточує, повинне рухатися до розбитої макітри, а не від неї.)
• Надуйте поступово іграшкову повітряну кульку. Слідкуйте, як змінюється об’єм. Чи немає тут протиріччя із законом Бойля-Маріотта? (Немає, бо збільшується кількість повітря в кульці.)
• Відомо, що ґрунти «дихають»: уночі відбувається вдих, а вдень – видих. Поясніть це явище. (Діє закон Гей-Люссака)
• Чому взимку перед виїздом шини коліс автомобіля нагнітають повітрям до більшого тиску, ніж влітку? (За законом Шарля)

V. Робота в міні-групах.

До закінчення школи залишилось трохи більше року. Після цього ви будете обирати свій життєвий шлях, свою професію.

Сьогодні ви матимете можливість зануритися у свій професій, відчути себе у ролі інженера, конструктора, військового, домогосподарки, спортсмена.

Отже, панове, перемістимося в майбутнє, років на 10 вперед. Ви дорослі, солідні люди, знайшли своє місце в житті: конструктори, інженери, металурги, економісти, учені. І в процесі своєї роботи ви стикаєтеся з різними проблемами, які вам необхідно вирішити.

Об’єднаємо клас у 8 груп, кожна з яких отри­має певне завдання і за 3 хвилини звітуватиме про вико­нану роботу.

1. Група екологів

Гранично допустима концентрація в повітрі парів ртуті в науковій лабораторії хімічного Виробництва ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» 1,5* 10^-2 кг/м³. Скільки молекул ртуті міститься в 1 м³ повітря за цих умов?

2. Група фізиків-теоретиків

Під час вибуху атомної бомби (m = 1 кг Плутонію ²⁴²Pu ) виходить одна радіоактивна частинка на кожен атом плутонію. Вважаючи, що вітри рівномірно переміщують ці частинки в усій атмосфері, обчисліть кількість радіоактивних частинок, що потрапляють у легені людини (об’єм V= 1 дм³ повітря біля поверхні Землі). Радіус вважати рівним R = 6*10⁶ м.

3. Група дослідників атмосфери.

Кульова блискавка являє собою газову кулю, яка слабко світиться та вільно плаває в повітрі. Звичайно вона спостерігається тільки після грози. Блискавка складається з ідеального газу, який являє собою комплексне з’єднання, кожна молекула якого містить йон азоту, пов’язаний  з кількома молекулами води. Температура блискавки 600 С, температура навколишнього середовища 20 С. скільки молекул води пов’язує кожний йон азоту? Електрони, загублені атомом азоту, зв’язані з молекулами води так, що комплексна молекула залишається в цілому нейтральною.

4. Група інженерів

Шахта «Гвардійська» розташовується на гли­бини 224 м, пробурена вона в схилі гори та має горизонтальний вихід. Температура атмосферно­го повітря (₀ = 0 °С, середня температура повітря всередині шахти і₀ = 14 °С. Вертикальний стовбур шахти має перетин 5 = 3,5 м². Яку силу треба при­класти до невагомої заслінки, щоб закрити вгорі вертикальний стовбур? Тиск повітря на рівні гори­зонтального стовбура шахти р₀ = 10⁵ Па.

5. Група медиків

Відомо, що будь-яка клітина людського організму містить 46 хромосом, до складу яких вхо­дить одна молекула ДНК. Хоча хромосоми і різні, для наближених оцінок можна вважати, що одна молекула ДНК в середньому складається приблиз­но з 5*10⁹ нуклеотидів — структурних блоків, які бувають чотирьох типів. ДНК є носієм інформації в живій клітині. Ця інформація записана у вигляді певної послідовності нуклеотидів, так що алфавіт цієї своєрідної мови складається з чотирьох літер. Знаючи відносну молекулярну масу нуклеотиду (М_r =330), можна визначити молярну масу ДНК.

М = 330* 10 ^-3 *5* 10⁹ = 1,65*10⁹ кг / моль

З якою максимальною силою притягується до тіла людини медична банка, якщо діаметр її от­вору 4 см? На момент прикладання до тіла повітря в ній прогріте до температури 80 °С, а температура навколишнього повітря 20°С. Атмосферний тиск 10⁵ Па. Зміною об’єму повітря в банці внаслідок втягування шкіри знехтувати.

6. Група військових

Щоб змусити підводний човен спливти, заповнені водою цистерни човна продувають стиснутим повітрям. Продування відбувається на глибині 25 м. Причому повітря має температу­ру води - 277 К. Який об’єм води можна вигнати з цистерни, випустивши повітря з балону ємністю 30 л, якщо тиск повітря в балоні за 285 К дорівнює 1,47*10⁷ Па, а густина морської води — 1030 кг/м³?

7. Група економістів

Балон для газового зварювання бригади ЦРКУТП ВАТ «АрселорМіталл Кривий Ріг» місткістю 20 л був наповнений киснем за тем­ператури 15°С. Коли частину кисню витрати­ли на зварювання газопроводу, тиск у балоні знизився на 506,5 кПа. Скільки кисню було ви­трачено? Скільки коштує витрачений газ, якщо вартість 1000 м³ газу 3000,6 грн. Густина кисню 1,43 кг/м³.

8. Група фізиків-експериментаторів

Визначте залежність тиску даної маси від об’єму за сталої температури.

Обладнання: трубка, посудина з водою, шприц, затискач, 2 штатива, міліметровий папір, термо­метр, барометр (або дані GISMETEO.UA -  погодав Кривому Розі).

Фізика — потужна зброя в руках знавця. Адже  багато явищ природи, проблем повсякденного життя пов’язані безпосередньо з фізикою. Зараз ваші товариші покажуть, як, використовуючи цю зброю вони виконали своє завдання.

Групи звітують про виконану роботу.

VI. Підбиття підсумків.

Експрес-опитування «Що нового я дізнався на уроці?»

•                   Скажіть, будь ласка, що саме ми з вами ро­били сьогодні на уроці?(Розв’язували задачі з молекулярно-кінетичної теорії, пов’язані з математикою, економікою, біологією, меди­циною, хімією, екологією, військовою справою.)
•                   На сьогоднішньому уроці ми ще раз перекона­лися в тому, що фізичні теорії є надійним зна­ряддям у розкритті таємниць природи, законів природничих та економічних процесів.

Давайте поміркуємо над такою ситуацією. Під час прокладки в Києві однієї з ліній метро прохідники тунелю подавали повітря під підвищеним тиском. Але будівельники поміти­ли дивне явище: фантастично швидко іржаві­ло все, що могло іржавіти. Наприклад, залізні болти зменшувалися в діаметрі вдвічі за мі­сяць. Які ви запропонуєте шляхи пошуку при­чини цього дивного явища? Ваші пропозиції щодо позбавлення від цього ефекту?(Необхідно вивчити вплив температури, склад води, во­логість. Дослідники-біологи знайшли в тунелі велику кількість тонових бактерій, які інтен­сивно розмножуються за наявності кисню. Во­ни енергійно перероблюють сполуки сірки, яка після цього утворює сірчану кислоту. Для того, щоб позбавитись цих негативних явищ, по­трібно змінити метод проходки. Наприклад, використовувати заморожування, для якого не потрібно подавати повітря, отже, бактерії будуть позбавлені повітря)

Інтерактивна вправа «Килимок вражень»

Учні, коли виходять з класу, на дошку наклею­ють «смайлики» — обличчя з різними посмішками, які показують їхній настрій після уроку, враження від уроку.

Звертаю вашу увагу, шановні добродії, на про­грамові вимоги та підбірку завдань для підготовки до зовнішнього незалежного оцінювання навчаль­них досягнень учнів з фізики, що розміщені в «Кро­ці до майстерності».

VII. Домашнє завдання.

Я хочу запропонувати вам кілька варіантів до­машнього завдання, щоб ви самі вибрали для себе те, що вам більш цікаво.

1. Розв’яжіть 3 задачі на вибір з робочого зошита.
2. Напишіть казку або твір про знання з молеку­лярно-кінетичної теорії.
3. Створіть сюжетні проекти з молекулярно-кінетитчної теорії газів біологічного, медич­ного, економічного та математичного спряму­вання.

Орієнтовні теми для написання казок

1. Казка про те, як я стану студентом-фізиком.
2. Казка про Лисицю-економіста та Ведмедя-програміста.
3. Як Незнайко учив фізику і що з того вийшло.

Орієнтовна тема для написання твору:

* Чи є у фізиці щось таке, що може змінити все життя?

Прочитайте фразу, написану на плакаті: «За­бути не можна пам’ятати!»

Від того, у якому місці ви поставите кому, ма­тимете два варіанти: «Забути, не можна пам’ятати!» або «Забути не можна, пам’ятати!»

На якому варіанті ви зупинитесь? Чи потрібні вам знання з фізики в майбутньому?

Дякую за урок! Успіхів усім вам! Зичу вам всьо­го найкращого!