Удивительное рядом
Данное занятие является традиционным для системы, проводимых мною уроков физики, т. к. все они направлены на активизацию самостоятельной деятельности учащихся в классе и за его пределами. Этому на сегодняшний день способствует качественное изменение материально-технической базы вверенного мне учебного кабинета, т.к. оно обуславливает качественное изменение самого учебного процесса. Сам по себе перевод учебников в электронный вид и даже наличие интерактивной доски не способствуют повышению эффективности учебного процесса. Достоинства современных технических средств и технологий становятся очевидны только в процессе использования интерактивных форм и приемов работы с информацией. Современные технологии, цифровые образовательные ресурсы, а также проекционное оборудование предоставляют мне как учителю возможность использовать интерактивность в содержании электронных учебных пособий для активизации мыслительной деятельности учащихся, самостоятельного выбора способа действий, проявления их личной позиции.
Обыкновенная вода, оказывается, обладает уникальными свойствами. Какими? Какую роль играют эти свойства воды в жизни человека? На эти и многие другие вопросы учащиеся восьмого класса смогли ответить, применив те знания, которые они приобрели при изучении тепловых явлений. Тем более что это предлагалось сделать в игровой форме, проведя собственное расследование об удивительных свойствах воды.
Такой повторительно-обобщающий урок из серии: "Следствие ведут знатоки" был предложен восьмиклассникам после изучения темы: "Изменение агрегатных состояний вещества". В качестве объекта исследования выступила обычная на первый взгляд вода. Однако, переходя от одного этапа урока к другому, учащиеся меняли отношение к привычной воде.
На уроке удалось создать ситуацию, которая для всех участников расследования показала необходимость и важность знания физического смысла величин, описывающих тепловые явления. Все используемые формы настоящего расследования: наблюдения, следственный эксперимент, анализ вещественных доказательств и т.п. - вовлекли учащихся в активную деятельность, и они не боялись высказываться и делать выводы. Какой, например, эффект произвел обычный плавающий в воде лед, удачно подсвеченный, в красивом большом сосуде. А с каким неподдельным удивлением и восхищением воспринимались детьми многие слайды презентации, выступившей не только в качестве иллюстрации к уроку, но бывшей еще и его рабочим инструментом.
Урок отличала динамичность, постоянная смена деятельности, что позволяло удерживать внимание учащихся на протяжении всего урока. С интересом расследовали они в последней части урока нераскрытые "водные дела", когда появилась возможность доказать, что именно из-за того, что вода обладает аномальными свойствами, в окружающем мире происходят обычные тепловые явления.
Многие учащиеся после этого урока выбрали воду, как особое вещество, в качестве темы своей учебно-исследовательской работы. Этот факт и анализ результатов урока, которые говорили об успешном решении поставленных задач, позволили сделать вывод об эффективности и содержания, и формы данного учебного занятия.
Следствие ведут знатоки: "Дело о свойствах воды"
Цель урока: продемонстрировать учащимся актуальность изученных закономерностей в результате использования ими приобретённых знаний и умений для объяснения характера протекания тепловых явлений, связанных с уникальными свойствами воды.
Задачи урока:
- развивать познавательные интересы, творческие способности учащихся в процессе совместного выполнения заданий;
- научить видеть проявления изученных закономерностей на практике;
- применять полученные формулы при решении конкретных задач;
- показать значение аномальных свойств воды в жизни человека;
- повторить и систематизировать знания учащихся по теме: "Изменение агрегатных состояний вещества".
Форма урока: урок проводиться в игровой форме: ведется расследование, позволяющее активизировать деятельность учащихся и, тем самым, обеспечить устойчивую и результативную обратную связь на уроке.
Этапы урока
I - Постановка цели урока ":эта обыкновенная вода" (фраза из протокола)
Дело о свойствах воды
Уважаемые знатоки! Наше экстренное совещание посвящено целиком воде. Да, да, той самой воде, которую мы пьем, которой умываемся и прочее, и прочее. Слишком много нераскрытых дел, связанных с водой, уже накопилось! Общественность в тревоге и волнении. Пресса опять нагнетает обстановку в поиске сенсаций! То воду называют обыкновенной, то приписывают ей необыкновенные свойства! Пора положить этому конец! Необходимо провести тщательное расследование свойств воды!
"Вода как жидкое, подвижное, всепроникающее, явилась началом всего", - учил около двух с половиной тысяч лет назад греческий мудрец Фалес Милетский. Действительно, древние народы, жившие тысячелетия до нас, смотрели на воду как на особое вещество, первооснову всего существующего. Наверное, и сегодня все согласятся с утверждением, что жизнь и вода понятия неразделимые. Но, часто то, к чему привыкаешь, то, что сопровождает нас в жизни постоянно, становится обычным. И мы, в отличие от древних народов, давно перестали смотреть на воду как на особое вещество. Может, так и должно быть? Многое, что в древности казалось мистическим, в результате технического прогресса в современном обществе нашло свое объяснение. Давайте разберемся с современной научной точки зрения: какая она, вода - обыкновенная или все же необыкновенная.
Проведем расследование, в результате, которого нам предстоит выяснить, чей взгляд на воду более справедлив, древний или современный? Итак, следствие ведут знатоки!
Наибольшее количество нераскрытых дел о воде связано с тепловыми явлениями. Поэтому и остановимся сегодня на тепловых свойствах воды. Какие тепловые явления, связанные с водой мы наблюдаем в повседневной жизни и в природе?
- Кипение воды, кристаллизацию воды, образование пара и его конденсацию, выпадение осадков, таяние снега, образование тумана, выпадение росы:
Итак, нам предстоит расследовать, какие свойства воды обеспечивают нормальное (привычное для нас) протекание всем известных тепловых явлений. Если мы это сможем сделать, то сможем установить, является ли вода особым веществом?
Следствие по делу "О свойствах воды" начинается:
II - Выполнение практических заданий
В результате проведенных наблюдений за водой стало известно, что
1. Айсберг, плавающий в воде, представляет собой привычное зрелище. Необходимо выяснить, почему лед плавает в воде (демонстрация плавающего в воде льда).
Чему равна плотность воды? Льда? Что означают эти числа? (Работа со справочником)
Следствием установлено, что лёд имеет гораздо меньшую плотность, чем вода, и плавает в воде. Это является аномалией. Следствие располагает материалами, из которых следует, что большинство других веществ, например, металлы, имеют в твёрдом виде большую плотность, чем в расплавленном, и тонут в своём расплаве.
Ведем протокол
| Характеристики воды и их значения | Особенности | Последствия |
В результате проведенных наблюдений за водой стало также известно, что
2. Рыбу, которая, как известно, плавает в воде, ловят даже зимой!?
Знатокам удалось выяснить, что объем жидких и твердых тел увеличивается прямо пропорционально росту температуры. (Работа со справочником)
А график зависимости плотности воды от температуры, которым располагает следствие, имеет более сложный характер. Исследуем его. У воды опять обнаруживается аномалия: ее плотность максимальна при 40С.
Итак, следствием установлено, что вода - единственное в мире вещество, которое после плавления вначале сжимается, а затем по мере повышения температуры начинает расширяться. Вносим в протокол. Наибольшую плотность вода имеет примерно при 4оС. В результате проведенных наблюдений за водой стало также известно, что
3. Если мы хотим нагреть воду, то нагреваем ее снизу. Проведем следственный эксперимент.
Опыты. Кипение воды в бумажном стакане. А не так: Кипение воды в пробирке (нагревание сверху). Почему бумажный стакан не горит, а держащий пробирку не обжигает руку?
Вода обладает большой удельной теплоемкостью! Чему она равна и что означает это число? Сравните удельную теплоемкость воды с удельными теплоемкостями других веществ. Какой можно сделать вывод? (Работа со справочником)
Итак, следствием установлено, что значение удельной теплоемкости воды является аномально большим! Внесем в протокол.
К материалам следствия был приобщен следующий документ. Необходимо его исследовать.
4. Уважаемые знатоки, какие соображения появились у вас при виде этих графиков? (Графики плавления льда и золота одинаковой массы). Какие процессы представлены? Для каких веществ? Почему не изменяется их температура? Почему длины графиков различны? Какие числа должны стоять на горизонтальной оси? Чему равна удельная теплота плавления льда? Что означает это число? Сравните данную характеристику с аналогичными характеристиками других веществ. (Работа со справочником) Итак, следствием установлено, что для таяния льда нужно очень много тепла. Гораздо больше, чем для плавления такого же количества любого другого вещества. Это также одно из его аномальных свойств. Внесем в протокол. Значение удельной теплоты плавления льда является аномально большим!
В результате проведенных наблюдений за водой стало так же известно, что
5. Ожоги паром опаснее, чем ожоги кипятком. Знатоки! Насколько отличается внутренняя энергия 1кг водяного пара при 1000С от внутренней энергии 1кг воды при 1000С? Как называется это число? Сравните удельную теплоту парообразования воды с аналогичными характеристиками других веществ. (Работа со справочником)
Итак, следствием установлено, что значение удельной теплоты парообразования воды является аномально большим. Внесем в протокол.
III - Анализ проделанной работы
Итак, в результате проведенного расследования выяснилось, что рассмотренные физические характеристики воды, описывающие ее тепловые свойства, являются аномальными, то есть отличающимися от аналогичных характеристик большинства веществ!
Следствием по делу "О свойствах воды" установлено:
1. Вода обладает уникальными свойствами.
2. Вода является веществом особым, отличным от всех веществ на Земле!
Теперь, когда дело о важнейших тепловых свойствах воды завершилось, знатоки смогут пересмотреть множество нераскрытых дел, в которых участвовала вода. У нас появилась уникальная возможность доказать, что именно из-за того, что вода обладает аномальными свойствами, в окружающем нас мире происходят обычные тепловые явления. Знатокам предлагается рассмотреть ряд нераскрытых дел, связанных с тепловыми явлениями. И установить, за счет какого аномального свойства воды в каждом конкретном случае определяется характер их протекания. Необходимо все систематизировать и заполнить последнюю графу протокола. (В таблице делаем краткую запись.)
Дело №1.
Нагретая Солнцем в экваториальных областях вода переносит тепло в Мировом океане потоками морских течений в далекие полярные области, где жизнь возможна только благодаря этой удивительной особенности воды. Почти всю энергию от Солнца вода поглощает своим сравнительно тонким поверхностным слоем. Вода - лучший конденсатор тепла, созданный самой Природой. Какое аномальное свойство воды позволяет ей быть лучшим конденсатором (накопителем) тепла?
Дело № 2.
В водоемах (с наступлением зимы) вода, охлаждаясь, опускается постепенно вниз до тех пор, пока температура всего водоема не достигнет 4о С. При дальнейшем охлаждении более холодная вода почему-то остается сверху, образуя лед, и всякое перемешивание прекращается. В результате тонкий слой холодной воды (льда) становится "теплым покрывалом" для всех обитателей подводного мира. При 4оС они чувствуют себя неплохо, хотя большинство из них и спит. Таким образом, вода сама себя окружает оболочкой, сохраняющей тепло. За счет, какого аномального свойства воды обитатели подводного мира легко переносят зиму?
Дело № 3.
При наступлении зимы, когда образуется лед и выпадает снег, земля и воздух подогреваются. Это тепло противостоит холоду и смягчает переход к суровой зиме, к жестоким морозам. Именно благодаря этому свойству воды на нашей планете существует осень и весна. Какое тепло противостоит холоду и смягчает переход к суровой зиме? О каком свойстве воды идет речь в этом деле?
Дело №4.
Процессы парообразования и конденсации воды в природе совершаются в грандиозных масштабах и играют исключительно важную роль, делают более умеренным климат приморских стран. Так как значение одной из характеристик воды достаточно велико, то испарение с поверхностей морей и океанов в теплую погоду сопровождается : большого количества теплоты, а при конденсации пара (выпадение осадков) в холодную погоду происходит : значительных количеств теплоты. Восстановите текст, местами стертый от времени. Установите, о какой аномальной характеристике идет речь в этом деле?
Дело № 5.
Всем известно, что весной лед тает постепенно. Еще в конце 18 века шотландский ученый Д. Блек, сделавший важные открытия при изучении тепловых явлений, писал: "Если бы лед не обладал одной значительной характеристикой, то тогда весной вся масса льда должна была бы растаять в несколько минут или секунд, так как теплота из воздуха непрерывно передается льду. Но тогда последствия этого были бы ужасны: ведь и при существующем положении возникают большие наводнения и сильные потоки воды при таянии больших масс льда и снега". Установите, о какой аномальной характеристике идет речь в этом деле?
Мастер-класс
Знатоки готовы продемонстрировать нам мастер-класс. Они любое дело, связанное с водой, щелкают как орешки.
Они точно знают:
1. Почему во время обильных снегопадов наступает потепление?
2. Почему после купания в водоеме становится прохладно?
3. Почему во время ледохода вблизи реки холоднее, чем вдали от нее?
4. В результате, каких процессов энергия Солнца, сначала поглощенная водой, потом нагревающая воздух, преобразуется в энергию ветров, бурь ураганов, штормов?
5. Почему дождь охлаждает воздух? Почему фонтаны умеряют жару?
IV - Заключение
Благодарим всех знатоков за тщательно проведенное расследование. Отметим тех, кому удалось внести наибольший вклад в раскрытие этого трудного дела. Раскрыты уже многие "водные дела" и, самое главное, установлено, что вода - это вещество необыкновенное. Знатоки будут обязательно проводить профилактическую работу и станут разъяснять жителям Земли, что правы были древние народы! Вода - это особое вещество на нашей планете, и нужно бережно к ней относиться! Но успокаиваться рано! Нераскрытых дел о воде еще очень много! Для их раскрытия необходимо провести уже более полное расследование уникальных не только физических, но и химико-биологических свойств воды. Поэтому следствие по делу: "О свойствах воды" необходимо продолжить на уроках химии и биологии.
V - Домашнее задание
Необходимо в ближайшее время расследовать:
Откуда на Земле взялась вода? Являются ли у воды аномальными температуры кипения и плавления, температурный интервал существования в жидком состоянии? Почему вода может течь вверх? А насекомые скользят по поверхности воды как по зеркалу? Почему существуют ледяные реки, а белье высыхает даже на морозе? Почему вода представляет собой универсальный растворитель? Существует ли чистая вода? Почему нужно экономно расходовать воду? Какими необычными свойствами обладает талая вода? Почему роса выпадает в виде маленьких водяных шариков, а в сосуде она вовсе не шар? Почему воду считают одним из лучших диэлектриков? Почему совершенно одинаковых снежинок, скорее всего, не существует? Почему существует очень много разных вод? Почему вода в море соленая? Почему вода мокрая и может ли она быть сухой? Как можно намагнитить воду? И чем можно объяснить повышенное воздействие намагниченной воды на живой организм? Почему без воды человек (и не только человек) способен прожить гораздо меньше, чем без пищи? Почему птицы во время воспроизведения потомства перекочевывают туда, где тают снега? Почему весной, при таянии льда и снега, у людей и животных появляется избыток энергии? Почему на далеком севере и в горах встречается больше всего долгожителей? Чем обусловлена тяга альпинистов к покорению горных вершин, где, как правило, сияют на Солнце первозданной чистоты снега и лежат ледяные массивы? Почему В. Высоцкий считал: "Лучше гор могут быть только горы, на которых еще не бывал"? И прочее, и прочее:
Каждый может выбрать себе дело по душе и провести личное расследование, тем самым помочь собрать объективную информацию о самом распространенном на планете Земля веществе - воде!
Знатоки считают, что фразу из протокола ":эта обыкновенная вода" следует заменить фразой ":эта необыкновенная вода". "Дело о свойствах воды" не закрыто!
И в заключение настоящим знатокам "водного" дела, как показало сегодняшнее расследование, посвящаются слайды с изображением нашего любимого города, еще раз подчеркивающие, какую необыкновенную роль играет Вода в создании неповторимого облика Санкт-Петербурга! Так закончился повторительно-обобщающий урок по теме: "Изменение агрегатных состояний вещества". Восьмиклассники уходили с урока с ощущением того, что они не зря потрудились. Они говорили о том, что узнали много нового для себя и готовы провести новое расследование.
И, действительно, позднее на ежегодном заседании Круглого стола: "Нескучная физика", проходящем в рамках Недели физики, были представлены работы учащихся о свойствах воды; которые можно было увидеть и на рабочем сайте учителя: https://sites.google.com/site/gimnaziano56fizikaduvanovatg/home.
Для подготовки к уроку были использованы материалы: