Урок по физике по теме Этот удивительный невидимка

Тема урока. Этот удивительный невидимка.
Цели урока: расширить, обобщить и систематизировать представление о воздухе, его свойствах и применении, затронуть экологические и нравственные проблемы охраны земной атмосферы, формировать умения и навыки групповой работы, оформление работы, ораторских умений.
Задачи урока:
- раскрыть первоначальные представления человека о воздухе;
- закрепить знания о свойстве, свойствах воздуха;
- показать значение воздуха – его «профессии»;
- рассмотреть экологические проблемы – загрязнение атмосферы.
Эпиграф урока.
Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить.
Фредерик Жолио – Кюри, физик, лауреат Нобелевской премии.
Предварительная подготовка к уроку. Задолго до дня проведения урока в классе были сформированы группы географы, физики, историки, химики, экологи. Ребята получили задание собрать и систематизировать сведения о воздухе в соответствии с направлением своей группы.
Ход урока.
Вступительное слово учителя. Ребята, сегодня на уроке мы будем говорить об удивительном и всем известном веществе. А что это за вещество – вы мне сами скажите, отгадав загадку.
Через нос проходит в грудь
И обратный держит путь.
Он невидимый, а всё же
Без него мы жить не можем.Правильно – это ВОЗДУХ.
К нам на урок приглашены специалисты в различных научных направлениях. Именно они познакомят нас с этим удивительным невидимкой.
Слово воздух происходит от «вздохнуть», «вдыхать». Воздух – это то, чем мы дышим.
Отчёт группы историков (примерно).
В философии Эмпедокла воздух – это одна из четырёх стихий космоса, в философии Аристотеля – воздух относится к подлунным лёгким элементам. Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха в первую очередь – это символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград.
Древнегреческий философ Анаксимен первым предложил, что воздух является основным элементом, из которого состоят тела. Аристотель говорил своим ученикам :«Природа не терпит пустоты». Аристотель правильно считал, что воздух, которым мы дышим, мгновенно заполняет любую пустоту. Но делал неправильный вывод, что сам по себе воздух ничего не весит. И эта ошибка просуществовала почти полторы тысячи лет, прежде чем итальянский учёный Галилей предположил, что воздух имеет свой собственный вес (Р=13Н), хотя очень и очень маленький.
Например, чистый воздух без пыли, дождя или дыма легче воды почти в 800 раз. Один напёрсток воды весит больше, чем целый метр воздуха.
Слово учителю. Мы с вами живем на дне воздушного океана, который называют атмосферой и пришло время пригласить следующих наших экспертов.
Отчёт группы географов (примерно).
Атмосфера – это газовая оболочка, окружающая небесное тело. Её характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования, начиная с момента зарождения.
На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15 – 25км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя предметом этой науки являются также погода и её влияние на человека. Состояние верхних слоёв атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли.
Высокие слои атмосферы – это также и химическая лаборатория, поскольку там, в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоёв атмосферы.
Атмосфера состоит из отдельных слоёв, т.е. серии концентрических оболочек или сфер.
ТРОПОСФЕРА – нижний слой атмосферы, простирающийся до первого термического минимума. Граница тропосферы зависит от времени года и температуры. Именно в тропосфере в основном формируется погода, которая определяет условия существования человека.
СТРАТОСФЕРА – вышележащий слой атмосферы часто ошибочно описывают как слой со сравнительно постоянными температурами, где дуют ветры более или менее устойчиво и где метеорологические элементы мало меняются.
МЕЗОСФЕРА – представляет собой оболочку, в которой до высоты 80 – 85 км происходит понижение температуры до минимальных показателей для атмосферы в целом.
ТЕРМОСФЕРА – представляет собой слой атмосферы, в котором непрерывно повышается температура.
ЭКЗОСФЕРА – внешний слой атмосферы, выделяемый на основе изменений температуры и свойств нейтрального газа.
Слово учителю.Из чего состоит воздух? Об этом нам расскажут эксперты химики.
Отчёт группы химиков (примерно).
В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух – смесь газов. В состав воздуха входит: кислород – 21%, азот – 78%, инертные газы – 1%. Кроме того, воздух содержит водяные пары, углекислый газ, случайные примеси водорода, озона, метана – всего около 15 водородосоединений.
Вещество По объёму,%По массе, %
азот 78,084 75,5
кислород 20,9476 23,15
аргон 0,934 1,292
Углекислый газ 0,0314 0,046
неон 0,001818 0,0014
метан 0,0002 0,000084
гелий 0,000524 0,000073
криптон 0,000114 0,003
водород 0,00005 0,00008
ксенон 0,0000087 0,00004
Однако, чтобы прийти к таким результатам, учёным понадобилось проделать множество экспериментов.
Шиле и Пристли открыли кислород, но сделать правильные выводы не смогли. Подлинное определение состава воздуха и правильное объяснение опытов было дано французским химиком Антуаном Лавуазье. В 1787 году Лавуазье доказал, что «жизненный» и «удушливый» газы, входящие в состав воздуха, на самом деле являются индивидуальными, простыми вещами. Он предложил для удушливого газа современное название – азот (безжизненный).
Практически одновременно с кислородом была выделена и другая важная составная воздуха – азот. В 1785 году Кавендишу удалось провести опыт, на основе которого впоследствии были открыты инертные газы, входящие в состав воздуха.
Слово учителю. О том, какими физическими свойствами обладает воздух, нам расскажут учёные физики.
Отчёт группы физиков (примерно).
Параметр Значение
Плотность сухого воздуха От 1,424 до 0,7 кг/м3
Средняя относительная молярная масса 28,98 г/моль
Средняя удельная теплоёмкость: При постоянном давлении 1,006 кДж/кг*КПри постоянном объёме 0,717 кДж/кг*КСкорость звука 331 м/сРастворимость воздуха в воде 29,18 см3/л
Показатель преломления 1,0002926
Воздух не только окружает нас повсюду на земле, но и вся наша планета окутана слоем воздуха – это земная атмосфера. То, что воздух давит на Землю и на каждого из нас с вами, сумел доказать итальянский учёный Торричелли. Он придумал способ измерить давление воздушного слоя на поверхность планеты. Выяснилось, что на каждый квадратный сантиметр Земли давит более одного килограмма расположенного над ним столба воздуха.
Силу атмосферного давления оригинально и очень наглядно продемонстрировал изобретательный инженер Отто Фон Герике. Рано утром на площадь перед городской ратушей города Регенсбурга привезли два больших медных котла с литыми скобами на днищах. На глазах горожан рабочие сложили котлы вместе так, что получился большой медный шар. Затем при помощи мощного насоса рабочие откачали из этого шара воздух. Края котлов были точно подогнаны друг к другу и отполированы, что воздух проникнуть в шар не мог. Далее идёт самый впечатляющий момент этого эксперимента. К каждому полушарию припрягли по четыре коня – тяжеловеса и потянули в разные стороны эти полушария. Но как ни старались кучера, их могучие лошади не смогли оторвать одно полушарие от другого.
Воздух – это бесцветный газ, не имеет запаха, вкуса, прозрачный, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, лёгкий и сжимаем и упругий. Он заполняет всё пространство и плохо проводит тепло. Тёплый воздух легче холодного и легче воды. Сжатый воздух на автотранспорте: пневматические шины, система воздушного охлаждения, система открывания и закрывания дверей; на ж/д транспорте – пневматические тормоза.
Слово учителю. В настоящее время экологи всё чаще и чаще говорят о загрязнении окружающей среды – воздуха. Поэтому сейчас слово предоставляется группе экологов.
Отчёт группы экологов (примерно).
Искусственное загрязнение земной атмосферы началось в XIX веке в результате сжигания угля в паровых машинах и домашних очагах. Особенно недобрую память о себе паровоз. На фасадах многих домов возле железных дорог были чёрные следы паровозной копоти.
Подсчитано, что больше всего загрязняют атмосферу: ТЕЦ – 28%, предприятия чёрной металлургии – 24,3%, нефтехимии – 15,5%, автотранспорт – 13,1%, предприятия цветной металлургии – 10,5%, заводы стройматериалов – 8,1%, химические предприятия – 1,3%.
Лёгкие жители больших промышленных городов наполняются сейчас не воздухом, а настоящей атмосферной грязью. В таком воздухе содержится вредоносная смесь оксидов углерода и азота, серного ангидрида и серной кислоты производных фтора, частиц кремнезёма известняка. Содержащиеся в воздухе ядовитые вещества отравляют домашний скот, убивают растения. В больших городах повышается число людей с заболеваниями верхних дыхательных путей.
Исследования учёных показали, что шофёр вдыхает в день стольких вредных газов, как если бы он выкурил 20 сигарет, регулировщик движения в центре города – около 100 сигарет. Подсчитано, что в крупных городах на 60% воздух загрязняется автотранспортом, который выбрасывает в воздух более 4 тысяч тонн угарного и углекислого газа.
Загрязнение атмосферы пагубно влияет на памятники культуры. Некоторые микроорганизмы очень чутко реагируют на состояние окружающей среды. Обеспечить достаточную чистоту воздуха в промышленных районах. Можно за счёт увеличения высоты труб промышленных предприятий. Чем выше труба, тем сильнее тяга, тем чище воздух. Во избежание влияния вредных выбросов создаются санитарно-защитные зоны. Однако, самый лучший способ – это перевод предприятий на замкнутый производственный цикл, при котором вообще отсутствуют вредные выбросы, замена жидкого топлива на газ, беречь и преумножать количество посаженных деревьев – природных лёгких нашей Земли.
Итог урока.
Слово учителю. Воздух – это действительно удивительный невидимка, который жизненно необходим для нормальной жизни, развития, роста всех живых организмов, населяющих Землю, в том числе, и человека.
Он прозрачный невидимка,
Лёгкий и бесцветный газ.
Невесомою косынкой
Он окутывает нас.
Он в лесу – густой, душистый,
Пахнет свежестью смолистой,
Пахнет дубом и сосной.
Летом он бывает тёплым,
Веет холодом зимой,
Когда иней красит стёкла
И лежит на них каймой,
Мы о нём не говорим.
Просто мы его вдыхаем
Он ведь нам необходим.
Домашнее задание. К следующему уроку подготовить пословицы, загадки, стихи о воздухе.