Интегрированный урок: физика + биологии по теме: "Заочная экскурсия в зимний лес"

Задачи урока:

• показать роль тепловых явлений в живой природе, значение закона сохранения энергии, терморегуляцию живых организмов;
• продолжить формирование умений анализировать, применять знания в новой ситуации;
• развитие мышления, расширение кругозора.

Оборудование:

• видеомагнитофон, телевизор, видеокассета (зимний пейзаж), грампластинка Георгий Свиридов романс “Метель”;
• термос, калориметр;
• снег, соль, черный ящик.

Оформление:

• “Природа – единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания” - И. В. Гете.
• “Тепло и холод – это две руки природы, которыми она делает почти все” - Френсис Бекон.

Организационный момент.

Учитель биологии: Здравствуйте ребята! Сегодня мы отправляемся на заочную экскурсию в зимний лес. С помощью видеосюжета и прекрасной музыки Георгия Свиридова давайте посмотрим – какой он, зимний лес? Внимательно слушаем голос за кадром (чтение отрывка Виталий Бианки “Лесная газета”.

Холодно в лесу, холодно! Ледяной ветер гуляет в открытом поле, носится по лесу меж голых берез и осин. Он забирается под тугое перо, проникает в густую шерсть, студит кровь. Не усидишь ни на земле, ни на ветке: все покрыто снегом, стынут лапы. Надо бегать, прыгать, летать чтобы как-нибудь согреться. Хорошо тому, у кого теплое, уютное логово, норка, гнездо: у кого запасов полна кладовая. Закусил поплотней, свернулся калачиком – спи крепко. Кто сыт, тому холод не страшен. У зверей да птиц все дело в сытости. Хороший обед изнутри греет, кровь горячей, по всем жилкам разливается тепло. Под кожей жирок – лучшая подкладка под теплую шерстяную или пуховую шубку. Сквозь шерсть пройдет, сквозь перо проймет, а жир под кожей никакой мороз не прошибет. Если бы пищи вволю, не страшна была бы зима. А где зимой взять ее – пищу?

Бродит волк, бродит лиса по лесу, все звери и птицы попрятались, улетели. Летают днем вороны, летает ночью филин, добычу высматривают – нет добычи.

Голодно в лесу, голодно!

Голод убивает страх. Осторожные лесные жители перестают бояться людей.

Тетерева и куропатки забираются на гумна, в амбары с зерном. Русаки приходят в огороды, горностаи и ласки охотятся за мышами и крысами в подвалах. Беляки приходят щипать сено из стогов к самой деревне.

Сейчас все лесные жители стонут от жестокой зимы. Лесной закон велит: зимой спасайся от холода и голода, как умеешь, а о птенцах забудь.

Птенцов выводи летом, когда тепло и пищи вволю.

Сильно страдают от холода и голода певчие птицы. Сердобольные горожане устраивают для них маленькие бесплатные столовые в садах и прямо у себя на окнах.

Учитель биологии: Скажите, что вы заметили? Какой он, зимний лес?

(Выслушать ответы учащихся)

• все покрыто снегом
• нет движущихся зверей и птиц
• деревья без листьев
• одни ели и сосны стоят зеленые.

Учитель физики раздает карточки для работы в группах.

Карточки:

№ 1

1. Какое значение имеет листопад в жизни растений?
2. Каким образом мех, пух, перья на теле животных, а также одежда человека защищает от охлаждения?
3. Если в жаркий день приложить к щеке лист растения, то можно почувствовать, что он прохладный. Почему?

№ 2

1. Где зимуют почки?
2. Почему в холод многие животные свертываются в клубок, а в жару наоборот, стремятся увеличить свою свободную поверхность?
3. Почему животные малых размеров потребляют большое количество пищи?

№ 3

1. Где откладываются запасы органических веществ у деревьев и кустарников?
2. Какую роль играют сезонные изменения длины и густоты оперения?
3. Где зимуют почки водяных растений?

Учитель биологии: А сейчас, ребята я предлагаю вам посмотреть на карточки, которые лежат на столе. Обсудите вопросы 1 и 2 (обязательные), а 3 (дополнительный).

Обсуждение в течение 3 минут. Учитель физики смотрит, как работают дети.

Учитель биологии: Время вышло – слушаем ответы по группам.

Подводятся итоги, объявляются оценки.

Учитель физики: Ребята, в зимнем лесу, в морозную погоду, чтобы не замерзнуть, можно взять чай. Скажите, что происходит с чаем на морозе? (выслушать ответы учеников).

А сейчас решим задачу.

Задача на листочках:

Сколько теплоты отдаст стакан чая, остывая до комнатной температуры? Какую карточку нужно использовать? ( )

Ответ задачи дети анализируют.

Учитель физики: А сейчас – внимание! Черный ящик! Отгадаем, что в нем?

Подсказка:

1. У этого предмета металлический или пластмассовый корпус.
2. Внутри всегда хрупкая колба.
3. Имеет объем от 25 мл до 2 л и более.
4. Может сохранять долго мороженое.

О чем идет речь? (ТЕРМОС)

Как устроен термос? Почему он сохраняет чай горячим?

Выслушать ответы учащихся.

Учитель биологии: О зиме многие поэты сочиняли стихи. Послушаем небольшое стихотворение.

Ученица читает стихотворение.

Учитель физики: О каком веществе эти строчки?

Выслушать ответы учащихся.

Учитель физики: Вода зимой – лед, снег. Какие особенности ее теплового расширения вы знаете?

Выслушать ответы учащихся.

Учитель физики: Обратимся к текстам на парте: прочитайте и подумайте над вопросами.

Вопросы к тексту:

а) Какие свойства у воды при температуре 4° С и каково их значение?

б) Почему разрываются водопроводные трубы зимой?

в) Как вода разрушает камни?

4° С – температура при которой наибольшая плотность у воды.

Замерзая, вода расширяется и поэтому может разрушать даже камни.

Аномальное расширение воды

Вода является настолько жизненно важным веществом, что знать ее поведение просто крайне необходимо. Лед медленно расширяется, пока не достигнет 0° С, и затем тает. Объем воды при 0° С составляет 10/11 объема льда при 0° С, и этот объем увеличивается при нагревании до температуры 100° С, но неравномерно. Однако, объем воды и при 100° С все же меньше объема льда при 0° С. При 10° С вода превращается в пар и ее объем при атмосферном давлении увеличивается в 1650 раз.

Можно заметить, что вода имеет минимальный объем и максимальную плотность при 4° С, это устраивает и конькобежцев, и живое подо льдом. Лед, будучи менее плотным, чем вода, формируется на ее поверхности. Поскольку лед – плохой проводник, он предохраняет воду под ним. Животный и растительный мир подо льдом выигрывает, так как температура на дне глубокого водоема, скорее всего, не упадет ниже 4° С. Как только достигается эта температура, ослабляются конвекционные потоки, связанные с охлаждением.

Неприятным последствием своеобразного поведения воды является разрыв водопроводных труб в большие холода. Когда вода при 0° С превращается в лед, то объем увеличивается на 1/11. Это очень большое расширение, и возникает громадная сила, если нет пространства, которое требуется для этого расширения. В результате водопроводная труба может лопнуть или же будут разорваны соединения. Некоторые считают что водопроводные трубы разрываются о время оттепели. Фактически же трубы разрываются, когда вода в них замерзает, но сам разрыв незаметен явно до тех пор, пока вода не начнет вытекать из отверстия во время оттепели. Необходимо принять следующие предосторожности во время холодного периода:

1. осушить трубы, если это возможно;
2. тщательно изолировать те из них, которые не могут быть осушены;
3. возле труб, которые могут замерзнуть, держать источник тепла (обогрев может дорого стоить, но все же обходится дешевле, чем стоимость тех неудобств, которые приносит разрыв трубы).

В природе встречаются явления, которые показывают, насколько большая сила действует при замерзании воды: под ее воздействием раскалываются камни и растрескивается почва Когда зимой земля полита водой и она замерзает, то происходит значительное ее расширение, вследствие чего растрескивается почва. При высыхании почва крошится. Когда трещина в камне наполняется водой, то сначала она замерзает на поверхности, покрывает ее льдом. Если температура упадет достаточно низко, чтобы замерзла вся вода, то сила, возникающая при ее расширении, может заставить отколоться достаточно большой кусок камня.

Учитель биологии: В жизни растений вода играет важное значение. Теплая вода нужна для полива растений. А как спасают всходы в теплицах перед заморозками дачники?

Выслушать ответы учащихся.

• обильно поливают.
• Охлаждаясь, вода обогревает растения, спасает его от ранних морозов.

Учитель биологии: Вот почему изменился климат в нашем районе – Братское водохранилище – огромный водоем – большой обогреватель.

Учитель физики: А весной мы наблюдаем понижение температуры – лед начинает таять, на плавление тратится энергия: .

Докажем это на опыте!

Демонстрационный эксперимент: “Примораживание стакана к столу”

Металлический внутренний сосуд от калориметра с плоским дном наполняют смесью снега и поваренной соли (3 части снега и 1 часть соли). На стол наливают тонкий слой воды и на него ставят сосуд с охладительной смесью. Если смесь снега и соли перемешать палочкой (карандашом) до плавления снега, то наблюдается очень сильное охлаждение – вода на столе быстро замерзает и сосуд примораживается к столу.

Почему так происходит?

Выслушать ответы учащихся.

Учитель физики: Итак, ребята, прочитаем слова:

“Тепло и холод – это две руки природы, которыми она делает почти все”, - это сказал английский ученый Френсис Бекон в 1627 году.

Даже в сильные морозы жизнь не прекращается в лесу (звучит музыка): замирают, но не совсем деревья и кустарники, под снегом тепло мышам, куропаткам.

Учитель физики: Природа – единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания, как сказал Гете. Биология – наука о живой природе, а физика – ключ к пониманию явлений как неживой, так и живой природы.

Спасибо всем.

Список литературы

1. Физика – юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. 7 кл./Сост. М. Н. Алексеева.-М.: Просвещение, 1980. – 160 с.
2. Межпредметные связи курса физики в средней школе / Ю. И. Дик, И. К Турышев, Ю. И. Лукьянов и др.; Под ред. Ю. И. Дика, И. К. Торышева. – М.: Просвещение, 1987 – 191 с.
3. Ландау Л. Д., Китайгородский А. И. Физика для всех: Молекулы. – 5-е изд., испр. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. – 208 с.
4. Ланина И. Я. Не уроком единым: Развитие интереса к физике. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с.