Нетрадиційні_уроки_фізики

Кореспондент. Дякую. Хочу задати запитання хімікові технологу. Чи не могли б ви сказати, які види палива використовуються у ваших двигунах?

Хімік-технолог. Основне джерело енергії — бензин різних марок. Бензин є складною сумішшю легких вуглеводнів і застосовується, головним чином, у двигунах з іскровим запаленням. Дизельне паливо — це середні та важкі фракції перегонки нафти. Утворюються з неї шляхом википання за температури 270° С-400° С. Пальним для дизелів, які працюють під великим навантаженням, але у стаціонарних умовах, є суміш мазутів, розбавлених газойлевими фракціями.

Кореспондент. Дякую. На жаль, яким не було б пальне, викид відпрацьованих газів іде в навколишнє середовище. Я прощу еколога розповісти про екологічні проблеми, які виникають у зв'язку з цим.

Еколог. Двигун внутрішнього згоряння був створений, щоб покращити життя людей, але поступово це геніальне творіння кінця XIX століття перетворилось у зло, джерело небезпеки. У даний час близько 0,02% суші зайнято під дороги. Головне — автомобіль забруднює навколишнє середовище внаслідок викиду газів у атмосферу. Від цих газів гинуть квіти, дерева; над містами, де багато транспорту, часто утворюється смог — отруйний туман, який тривалий час не розсмоктується. Дуже шкідливий шум, створений автотранспортом. Він складає 80% технічних шумів, впливає на нервову систему людини, викликає психічні захворювання, скорочує на 8-12 років життя мешканців великих міст. Шум став четвертим після наркотиків, алкоголю і тютюну смертельним ворогом людини.

Кореспондент. Вибачте, але якщо ДВЗ такі шкідливі, то навіщо ваш завод їх випускає? Як запобігти шкідливим наслідкам їхньої роботи?

Еколог. Над цими проблемами працюють зараз фахівці всього світу. В усіх країнах світу із розвинутою промисловістю проводяться роботи зі зниження забруднення повітря. І ми враховуємо їхні рекомендації. На двигунах встановлюємо каталізатори, проводиться точне регулювання карбюраторів, удосконалюються глушники, переходимо на використання природного газу. Зараз іде інтенсивний пошук нового палива для ДВЗ, одержаного не на основі нафти, а на основі спиртів. Ведуться неабиякі дослідницькі роботи по створенню водневого двигуна, продуктом згоряння якого є звичайна вода. У

183

багатьох країнах світу створюються електромобілі. На дорогах Німеччини з'явилися електро-автобуси концерну «Даймлер-Бенц».

Кореспондент. Які заходи щодо охорони природи здійснені на вашому заводі?

Еколог. У країні введена обов'язкова державна екологічна експертиза проектів усіх нових промислових і сільськогосподарських об'єктів. Проект нашого заводу пройшов таку експертизу. У даний час ми переводимо наші двигуни на газове пальне. Зараз дорогами нашого міста й області їздять автобуси з газовими установками. Такими ж двигунами оснащені й вантажні автомобілі. Але, на жаль, поки що екологічно чистою нашу продукцію назвати не можна.

Кореспондент. Я хотів би знову звернутися до хіміка-технолога із запитанням: «Які переваги і недоліки газового пального?»

Хімік-технолог. Використання природного газу продовжує термін служби свічок запалювання на 40%; у чотири рази — моторних масел. Крім того, зменшується викид шкідливих речовин в атмосферу. Недоліком таких установок є те, що газ потрібно стискати до тиску 20-25 МПа, що вимагає установки на газонаповнювальних станціях спеціальних компресорів, а на автотранспорті — декількох стальних балонів для зберігання газу під високим тиском.

Кореспондент. Які плани покращення двигуна внутрішнього згоряння на вашому заводі?

Завідувач відділу перспективних розробок. Ми сконцентрували свою увагу на теоретичній розробці таких проблем: збільшення потужності, надійності, економічності та екологічної чистоти двигунів. Повинен сказати, що збільшення потужності двигунів тягне за собою чимало проблем: збільшення витрати пального, підвищення термо- і вібронавантажень.

Кореспондент. Які шляхи ви бачите для розв'язання цих проблем?

Завідувач відділу перспективних розробок. Деякі з них можуть бути розв'язані за допомогою керамічно-композиційних матеріалів, шляхом пошуку фахівцями-хіміками нових дешевих складових пального. Для того, щоб наші двигуни були екологічно чистішими, ми розробляємо спеціальні нейтралізатори шкідливих речовин, що викидаються двигунами.

Кореспондент. Пане директоре, чи плануєте ви розширювати виробництво двигунів на вашому заводі?

184

Директор. Можливо, у майбутньому, коли наш завод переросте у виробниче об'єднання з випуску теплових двигунів різного типу, ми налагодимо виробництво парових турбін та реактивних двигунів.

Кореспондент. Чи могли б ви коротко ознайомити нас із принципом дії двигунів цих типів?

(Головний інженер, використовуючи модель парової турбіни та діафільм пояснює принцип дії парової турбіни, повідомляє про ККД, переваги та недоліки у застосуванні. Заступник головного інженера, використовуючи таблиці із схемами реактивних двигунів, пояснює принцип дії, переваги та недоліки.)

Кореспондент. Останнє запитання я хочу задати директорові. Чи не могли б ви сказати, кому потрібна ваша продукція?

Директор. Теплові двигуни мають широке використання. Залізничними магістралями водять потяги потужні тепловози. Водними шляхами плавають теплоходи. Мільйони автомобілів із ДВЗ перевозять вантажі і пасажирів. ДВЗ є основою механізації виробничих процесів у сільському господарстві; їх встановлюють на тракторах, комбайнах, самохідних шасі, насосних станціях тощо.

Кореспондент. Я вельми вдячний адміністрації заводу, всім фахівцям за те, що, незважаючи на зайнятість, приділили увагу нашій газеті. Ваші відповіді дозволили мені скласти доволі цілісну картину роботи вашого заводу, бо охопили як теоретичні, так і практичні проблеми сьогодення і майбутнього.

Ведучий

Поважні тепер теплові двигуни, Бо людям полегшують працю вони: Орють, засівають, збирають зерно. Без них, як без рук, все одно.

Із міста у місто нас возять не раз, І тим економлять нам сили і час.

Внизу залишивши свій шлейф вогняний, У простір космічний злітають вони.

В повітрі, як птахи, як риби в воді, Хоч досить вже давні, та все ж молоді. Потрібні всім людям усюди й завжди, Та тільки призводять, бува, до біди. Повітря отруйне, як спадок, для всіх — І в тому їх шкода, великий їх гріх.

А скільки пального з'їдають щодня!..

185

То, може, повернемо вола і коня? Проблеми відразу розв'яжуться всі...

Є віз дерев'яний, навіщо таксі? Чи, може, зуміємо вихід знайти,

Щоб Землю свою й двигуни зберегти? Кореспондент. Ще раз щиро усім дякую.

Учитель. Сподіваюся, усім було цікаво й на уроці усі збагатилися знаннями. А щоб вони були міцнішими, заповнимо таблицю.

III.Систематизація знань.

Систематизація знань проводиться у вигляді заповнення таблиці.

IV. Підсумок уроку. Домашнє завдання

"ЕЛЕКТРОСТАТИКА"

Урок-гра

Мета. Узагальнити та систематизувати навчальні досягнення учнів за темою «Електростатика»; сприяти розвитку логічного мислення, умінню застосовувати знання у нестандартних ситуаціях; виховувати впевненість у власних здібностях і знаннях.

Тип уроку. Урок узагальнення та систематизації знань. Обладнання. Графопроектор, плівка із записами запитань та

варіантів можливих відповідей, сигнальні картки.

Методичні поради. Такий урок можна проводити під час перевірки теоретичних знань учнів, а також повторення та узагальнення знань із цілого розділу навчального матеріалу. Залежно від мети уроку робота учнів може бути індивідуальною, парною або груповою. Пропонуємо варіант роботи на уроці за правилами, що нагадують телевізійну гру «Перший мільйон».

Правила гри Нехай група налічує 10 учнів (наповнюваність групи може бути

будь-якою). Сформувати групу можна, провівши відбірковий тур

186

жеребкування або врахувавши бажання учнів. Решта учнів стає активними глядачами, до яких гравці можуть звертатися за допомогою.

На робочому місці кожного гравця є чотири сигнальні картки з цифрами 1, 2, 3, 4. Один із десяти гравців — переможець відбіркового туру, що став провідним гравцем — відповідає на запитання після того, як решта гравців покажуть свої варіанти за допомогою сигнальних карток. На обдумування відводиться 30 с.

Відбірковий тур проходить так. Учитель пропонує учням розмістити деякі елементи у певній послідовності. Гравці роблять це за допомогою карток, помічники вчителя фіксують час. Гравець, що виконав завдання правильно і швидше за інших, стає провідним гравцем.

Відповіді провідного гравця мають бути обґрунтованими. Провідний гравець сидить попереду всіх інших гравців і варіантів їхні відповідей не бачить Якщо він дає неправильну відповідь, то обертається до глядачів. У провідного гравця є дві підказки: «50 на 50» та «Допомога глядачів», якими може скористатися лише він.

Відповіді усіх учасників фіксуються після кожного запитання; ті учні, які дали неправильну відповідь, вибувають із гри, отримавши стільки балів, наскільки запитань вони дали правильну відповідь.

Максимальна кількість запитань, на які повинні відповісти гравці, — 12. За кожну правильну відповідь учень отримує один бал. Складність запитань підвищується від етапу до етапу.

Якщо провідний гравець вибуває з гри, його місце займає член команди, який відповів правильно (на цьому етапі гри) на всі запитання, і першим виявив бажання стати провідним гравцем.

Для чіткішої організації проведення гри можна використати графопроектор. Учитель заздалегідь записує на прозорій плівці запитання. Усі учні класу можуть прочитати на екрані завдання та варіанти відповіді. Після вибору варіанта відповіді за умовним сигналом гравці підіймають відповідні сигнальні картки. Помічники вчителя фіксують результати, після чого свою відповідь дає провідний гравець. Якщо йому потрібна підказка «50 на 50», учитель виключає два варіанти відповіді, а якщо гравець звертається за допомогою до глядачів, вони піднімають сигнальні картки, а провідний гравець робить свій вибір.

Зміст запитань та варіанти відповідей гри за темою «Електростатика».

187

Завдання відбіркового туру

Розмістіть у порядку збільшення значення електричної ємності:

1)5мкФ;

2)5мФ;

3)5пФ;

4)5нФ.

Завдання для основної гри

1.Одиницею вимірювання електричного заряду є...

1)кулон;

2)вольт;

3)ампер;

4)ньютон.

2.Тіло набуває додатного заряду у випадку...

1)втрати електронів;

2)приєднання електронів;

3)втрати протонів;

4)приєднання нейтронів.

3.Як напрямлено вектор напруженості електричного поля, створеного зарядом q у точці А

2)ліворуч;

3)униз;

4)угору.

4.Якій величині пропорційна сила взаємодії між двома точковими зарядами?

1)r ;

2)12 ;

r

3)r 2 ;

4)1 . r

5.Які із наведених нижче виразів визначають різницю потенціалів

через роботу поля?

1)ϕ1 − ϕ2 ;

t

2)Ed ;

3)ϕ ;

188

4)A . q

6.Яке із тверджень правильне?

1)кулонівські сили — сили притягання, а гравітаційні — відштовхування;

2)кулонівські сили — сили відштовхування, а гравітаційні — притягання;

3)кулонівські сили — сили відштовхування і притягання, а гравітаційні — притягання;

4)кулонівські сили — сили притягання, а гравітаційні — притягання і відштовхування.

7.Який із виразів визначає електроємність плоского конденсатора без діелектрика?

1)q ;

U

2)ε0 S ; d

3)ε0 S ; εd

4)ε 0εE . 2

8.В якому напрямі рухатиметься заряджена

2)ліворуч;

3)вниз;

4)угору.

9.Щоб удвічі зменшити заряд металевої кульки, необхідно здійснити її контакт із...

1)такою ж за розміром металевою кулькою;

2)такою ж за розміром кулькою, виготовленою з діелектрика;

3)землею;

4)металевою кулькою, радіус якої удвічі більший.

10.Електричне поле створене точковим зарядом

q . Деякий заряд здійснює переміщення АВ, АС, ВС, ВБ. У якому випадку робота поля з переміщення заряду дорівнює нулю (мал. 3)?

1) AAB ;

Мал. 3.

189

2)AAC ;

3)ABC ;

4)ABD .

11.Повітряний конденсатор зарядили до якогось потенціалу і в

зарядженому стані залили гасом, унаслідок чого енергія конденсатора зменшилася в є разів. У який вид енергії вона перетворилася?

1)у кінетичну енергію електронів;

2)в енергію поляризації часу;

3)у внутрішню енергію гасу;

4)у внутрішню енергію гасу і пластин конденсатора.

12.Чотири однакові точкові заряди містяться у вершинах квадрата. У яких напрямах рухатимуться ці заряди, якщо їх одночасно відпустити?

1)уздовж діагоналей за межі квадрата;

2)уздовж діагоналей усередину квадрата;

3)залишаться на місці;

4)усі заряди рухатимуться в одному напрямі.

Після закінчення гри підбиваються підсумки, оголошуються учням, які брали участь у грі, оцінки, визначається коло питань, над якими ще потрібно працювати на наступних уроках.

"СУД НАД ЕЛЕКТРОСТАТИКОЮ"

Урок-рольова гра

Мета. Ознайомити учнів зі значенням законів електростатики; навчити працювати з додатковою літературою, узагальнити знання учнів про будову речовини.

Тип уроку. Урок узагальнення та систематизації знань. Обладнання. Кодоскоп, кодограма, кінофільм «Дослід Йоффе

— Міллікена», електрофорна машина, султани, електроскоп, плоский конденсатор, пружина, оргскло, джерело високої напруги.

Методичні поради. Урок проводиться за сценарієм судового засідання, у якому беруть участь такі дійові особи: головний суддя, судді (2), секретар суду, підсудна, прокурор, адвокат, свідки, охоронці (2).

Хід уроку

Секретар суду. Встати! Суд іде!

190

Головний суддя. Сьогодні слухається справа із звинувачення Електростатики. Вона звинувачується в тому, що:

1)привласнила право існувати у двох формах: у вигляді речовини і у вигляді поля, оскільки стверджує, що навколо заряджених частинок існує електричне поле, за допомогою якого і передається дія одного заряду на інший;

2)електричні заряди невіддільні від частинок (немає частинок — немає і рядів);

3)з її вини виникають електричні розряди під час ходіння по полімерному і синтетичному покриттях підлоги. Вона негативно впливає на організм людини під час знімання нейлонового чи вовняного одягу, спричиняє загоряння літаків, автомобілів під час заправлення їх пальним, пожежі під час удару блискавки в будівлі й дерева.

Ввести підсудну! Встановити особу підсудної. Отож, Ваше прізвище?

Підсудна. Електростатика.

Головний суддя. Ваші батьки?

Підсудна. Фалес Мілетський, Ріхман, Ломоносов, Кавендиш, Кулон, Максвел.

Головний суддя. Ваша біографія.

Підсудна. Електростатика — це наука про властивості й закономірності поведінки особливого виду матерії — електростатичного поля — різновиду електромагнітного поля, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами. У щоденному житті ви найчастіше стикаєтеся з різними видами саме електромагнітних сил (сила тертя, сила пружності тощо). Без електромагнітної взаємодії відразу зникло б життя на Землі.

Будова атомної оболонки, хімічні сили, утворення макроскопічних тіл витрачаються виключно електромагнітними силами. До створення електродинаміки привів довгий шлях планомірних досліджень і випадкових відкриттів. Усе почалося тоді, коли виявили властивість бурштину, потертого об шерсть, притягувати предмети, а закінчилося гіпотезою Дж. Максвелла, згідно з якою магнітне поле породжується змінним електричним полем.

Лише в другій половині XIX ст. (після створення електродинаміки) почали використовувати електромагнітні явища: було винайдено радіо, телебачення. А енергія електричного струму?

191

А освоєння космічного простору? Дивовижні можливості електромагнітної взаємодії ви перестали вже й помічати...

Головний суддя. То хто ж Ви?

Електростатика. Властивість тіл і частинок матерії, яка полягає в тому, що навколо заряджених тіл і частинок існує пов'язане з ними електричне поле. В одній точці простору можуть існувати кілька полів одночасно, і кожне з них може чинити дію на внесений у цю точку заряд, незалежно від наявності іншого поля (принцип суперпозиції полів). (Демонструється взаємодія заряджених султанів.)

Головний суддя. Чи є в прокурора запитання до підсудної? Прокурор. Ні, Ваша Честь.

Головний суддя. У захисту?

Адвокат. У мене запитання до суду. Чи братиметься до уваги те, що батьками обвинуваченої були такі видатні люди, як Кулон і Максвелл?

Головний суддя. Ці факти справи не стосуються. Адвокат. У мене поки що немає запитань. Суддя. Чи є запитання у суддів?

Перший суддя. Кому Ви належите?

Електростатика. Майже усім тілам і частинкам, крім нейтронів, фотонів і деяким іншим елементарним частинкам.

Другий суддя. Сфера застосування Ваших сил? Електростатика. Фізика, техніка, медицина, космос тощо. Головний суддя. Переходимо до опитування свідків. Свідків,

яким потрібно підготуватися письмово, прошу до дошки. (Два учні розв'язують на дошці задачі: 1) на визначення густини речовини з використанням електростатичних сил; 2) на зміщення електрона під час руху між пластинами плоского конденсатора.)

Задача 1. Два однакові заряджені тіла, підвішені в одній точці на нитках однакової довжини, розійшлися на кут а. Визначити густину речовини тіл, якщо при зануренні їх у гас кут розходження не змінився. Діелектрична проникність гасу ε = 2 , густина гасу

ρ = 800кг / м3 .

Задача 2. Визначити зміщення електрона в електроннопроменевій трубці, якщо він влітає в конденсатор паралельно до його пластин зі швидкістю v0 . Відстань між пластинами дорівнює d ,

напруга між пластинами — U .

192