Элективный курс по физике "Физика в сельском хозяйстве"

Пояснительная записка.

В условиях села школьная молодежь является главным источником пополнения трудовых коллективов, поэтому привитие интереса к сельскохозяйственному труду, к жизни на селе, ориентация молодежи на сельскохозяйственные профессии – одна из основных задач сельской школы. Для развития интереса у учащихся к сельскохозяйственному труду школа имеет большие возможности. Это непосредственная близость природы, сельскохозяйственного производства, пришкольный участок, где учащиеся смогут проводить экскурсии и эксперименты. Специфика сельскохозяйственного труда благоприятствует тесной связи изучения основ наук с жизнью, с деятельностью тружеников села. Спецкурс “Физика в сельском хозяйстве” позволит осуществить свободный поиск нужной информации, наблюдения и измерения должны сформировать у учащихся умения самостоятельно работать. Учебные исследования повысят ответственность школьников, сблизят с жизнью, дадут возможность на практике применить свои знания. Подготовка ребят к трудовой деятельности, ближайшее окружение сельской школы определяют содержание исследовательских работ, формы и методы организации. Спецкурс определяет склонности и способности учащихся, знакомит теоретически и практически с профессией, в которой остро нуждается сельское хозяйство. Элективный курс разработан на основе учебного материала по физике 8 класса. Наиболее полно реализовать задачи предпрофильной подготовки можно через:

1. Экспериментальную деятельность на пришкольном участке;
2. Работу с дополнительной и справочной литературой;
3. Учебные исследования, учитывающие практические нужды хозяйства села;
4. Самостоятельные исследования и наблюдения;
5. Решения задач сельскохозяйственного содержания;
6. Организацию экскурсий.

Помочь ребенку сориентироваться в выборе профиля можно проведя презентацию этого спецкурса.

Физика позволяет учитывать особенности сельской среды и оказывает влияние на выбор профессии школьника, на положительное отношение к сельскохозяйственному труду. Научную базу современной, в том числе и сельскохозяйственной техники, составляет физика. Современное сельскохозяйственное производство оснащено столь разнообразной техникой, что управление ею практически невозможно без хорошего знания физических законов. Между тем, содержание материала в имеющихся учебниках практически не отражает специфики сельскохозяйственного производства, мало знакомит учащихся с сельскохозяйственной техникой, с особенностями сельскохозяйственного труда. Анализ учебников по физике с 7 по 11 класс показывает, что примерно из 610 задач и упражнений только 25 задач имеют сельскохозяйственную тематику. Отсюда принципиально важное значение приобретает усиление сельскохозяйственной направленности в преподавании физики в сельской школе.

Рассмотрение влажности воздуха, на мой взгляд, лучше начать с обзорной лекции сконцентрировав внимание учащихся на значении для правильного развития растений испарения влаги с поверхности их листьев и почвы, на способах обработки почвы с целью сохранения влаги, на тех орудиях и машинах, при помощи которых обрабатываются поля, на роли испарения в сушке плодов, на значении влажности воздуха при хранении овощей. Лекция сопровождается показом фотографий орудий и механизмов при помощи, которых обрабатываются поля, приборов для определения влажности воздуха. Далее целесообразно сделать с учащимися практические и лабораторные работы, которые развивают у ребят навыки и умения обращения с измерительными приборами, используемыми в сельском хозяйстве. Решение задач сельскохозяйственного содержания, применение явлений и законов физики к решению сельскохозяйственных задач – это мощное средство профессионального обучения и воспитания учащихся, развитие интереса к изучению физики.

1. Материал в программе сгруппирован таким образом:
   1. Влажность воздуха.
   2. Дефицит влажности и его роль в развитии и сохранении сельскохозяйственных культур.
   3. Агротехнические приемы регулирования влажности почвы.
   4. Испарение влаги с поверхности почвы и листьев растений.
   5. Сушка плодов. Значение влажности воздуха для хранения плодов и овощей.
2. Практические работы:
   1. Тема: “Исследование интенсивности испарения влаги с поверхности почвы и листьев растений”.
   2. Тема: “Определение относительной влажности и дефицита влажности воздуха в парнике”.
   3. Тема: “Определение влажности почвы и запаса влаги в ней на пришкольном участке”.
   4. Лабораторная работа: Тема: “Измерение влажности воздуха”.
3. Решение задач.
4. Экскурсия в овощехранилище.
5. Семинар.

Для изучения материала с учетом контроля, возможных затруднений и необходимости его повторения потребуется 18 часов.

В работе с данным содержанием возможны профильные виды деятельности. Для подтверждения своей успешности в обучении курса учащимися выполняются творческие задания, проводятся наблюдения. Спецкурс “Физика в сельском хозяйстве” позволит осуществить свободный поиск нужной информации, наблюдения и измерения сформируют умения самостоятельно работать. Самостоятельные исследования:

1. Практическая работа: “Рассчитайте интенсивность испарения с листьев растения” (ход опыта предложите сами),

2. Лабораторная работа: “Определение влажности воздуха”.

Задание: определите относительную влажность атмосферного воздуха без использования специальных измерительных приборов. Для этого разработайте приемлемый метод измерений, выберите комплект приборов и оборудования для проведения эксперимента, конструирование приборов: (изготовьте приборы для предсказания погоды: психрометр, гигроскоп, простейший самодельный барометр, барометр из сухой еловой ветки), 3. Наблюдения (пронаблюдайте местные народные признаки погоды и дайте им научное объяснение на основе своих знаний) побуждают учащихся мыслить, делать самостоятельные выводы и обобщения. Критериями результативности прохождения данного курса являются:

1. Уровень знаний учащихся в соответствии с требованиями;
2. Уровень умений, определяемый по результатам выполнения практических и лабораторной работы.
3. Уровень умений, при решении задач.
4. Уровень умений, по результатам выполнения творческих заданий.

По результатам выполнения творческих заданий, наблюдений фиксируется динамика интереса к данному курсу. Изучение курса для ученика завершится семинаром, где пройдет обсуждение результатов самостоятельных исследований, подведение итогов индивидуальной деятельности при выполнении лабораторных заданий и экскурсией в овощехранилище, что позволит учащимся, познакомится с технологией хранения овощей.

Цель спецкурса “Физика в сельском хозяйстве”: Формирование у учащихся самостоятельности, способности к самоорганизации, готовности к сотрудничеству и созидательной деятельности личности способной к работе в сельскохозяйственном производстве.

Задачи:

• Учить работать с дополнительной и справочной литературой;
• Учить знаниям физических основ технологии возделывания земли и физиологии растений;
• Развивать творческие способности учащихся в процессе экспериментальной деятельности на пришкольном участке;
• Учить использовать физические законы в сельскохозяйственном производстве;
• Воспитывать трудолюбие, экологическую культуру;
• Учить учащихся применять теоретические знания при решении практических задач.

Иметь представление:

1. О физических основах сельскохозяйственного производства и явлениях окружающей природы;
2. Об элементарных навыках научного труда в сельскохозяйственном производстве села и пришкольном участке:

Учащиеся должны знать:

1. Испарение влаги с поверхности почвы зависит от метеорологических условий, физического состояния и химического состава почвы, свойств ее поверхности;
2. Влияние влажности на развитие и сохранение сельскохозяйственных культур;
3. Народные приметы, по которым можно предсказать изменение погоды:

Учащиеся должны уметь:

1. Исследовать интенсивность испарения влаги с поверхности почвы и листьев растений.
2. Определять относительную влажность и дефицита влажности воздуха в парнике.
3. Определить влажность почвы и запаса влаги в ней на пришкольном участке.
4. Измерять влажность воздуха без использования специальных измерительных приборов.
5. Применять теоретические знания при решении практических задач.
6. Выступать с докладом

Практическая работа №1.

Тема: “Исследование интенсивности испарения влаги с поверхности почвы и листьев растений”

Цель работы: исследовать интенсивность испарения влаги с поверхности почвы и листьев растений и установить зависимость интенсивности испарения от метеорологических условий.

Указания к работе.

1. Определите атмосферное давление и влажность воздуха при данной температуре.
2. Определите массу грунта в каждой коробочке взятого с пришкольного участка, а также площадь поверхности каждой из них.
3. Одну из коробочек поставьте на нагреватель, вторую – вблизи вентилятора (и наставьте на нее поток воздуха), а третью – так, чтобы она не подогревалась и не обдувалась ветром.
4. Через 15-20 минут вновь определите массы коробочек и вычислите количество испарившейся влаги.
5. Рассчитайте интенсивность испарения для каждого случая – массу влаги, испарившейся с единицы поверхности почвы за единицу времени. Выясните зависимость интенсивности испарения от температуры и наличия ветра.
6. Повторите опыт, изменив скорость ветра (для этого передвиньте вентилятор – отодвиньте его от коробочки или приблизьте к ней).
7. Поставьте этот же опыт при других погодных условиях – иных атмосферном давлении и влажности. Установите зависимость интенсивности испарения от метеорологических условий.
8. Рассчитайте интенсивность испарения с листьев растения (ход опыта предложите сами).

Практическая работа №2.

Тема: “Определение относительной влажности и дефицита влажности воздуха в парнике”.

Цель работы: определить относительную влажность и дефицит влажности воздуха в парнике.

Указания к работе.

1. Определите относительную влажность воздуха и температуру в парнике, где посеяны семена огурцов и дынь.
2. Определите с помощью психрометрической таблицы упругость водяных паров при данной температуре и вычислите разность между упругостью при той же температуре, которая и является дефицитом влажности.
3. Установите зависимость растения и сохранения растений от влажности и ее дефицита.
4. Для прорастания семян и огурцов и дынь в парнике нужно поддерживать температуру 30^oС и относительную влажность 90%. Выполняется ли это требование при выращивании огурцов и дынь на пришкольном участке.

Практическая работа №3.

Тема: “Определение влажности почвы и запаса влаги в ней на пришкольном участке”.

Цель работы: определить влажность почвы и запаса влаги в ней на пришкольном участке.

Указания к работе.

1. Поместите в стаканы почвенные пробы (массой 25–30 г.), предварительно взвешивая их.
2. Поставьте в термостат, где просушите в течение 5–6ч при температуре 105?С. Затем стаканы с почвой охладите при закрытых крышках до комнатной температуры.
3. Определите вид почвы и сделайте вывод о том, нуждается ли поле в поливе.

Лабораторная работа.

Тема: “Измерение влажности воздуха”

Цель работы: Измерить влажность воздуха без использования специальных измерительных приборов.

Указания к работе.

1. Определите относительную влажность атмосферного воздуха без использования специальных измерительных приборов (психрометров, гигрометров).
2. Разработайте приемлемый метод измерений, выберите комплект приборов и оборудования для проведения эксперимента.

Для каждого вопроса указать правильный ответ, который может быть в гр. А. или в гр. В. (метод раздвоений).

Вопросы

1. Что называется абсолютной влажностью?
2. Что называется относительной влажностью?
3. Какой вид имеет формула относительной влажности?
4. Как сокращенно обозначается единица абсолютной влажности?
5. В чем измеряется относительная влажность?
6. Что называется точкой росы?
7. Сравнить числовое значение абсолютной влажности с давлением этого пара в миллиметрах ртутного столба.
8. Когда относительная влажность равна нулю?
9. Когда относительная влажность равна 100%?
10. Какое значение имеет влажность?

Решите задачи:

1. Как определить влажность почвы, зная запас влаги в определенном ее объеме?
2. Сколько влаги содержится в слое почвы толщиной 1м и площадью 0,5га, если влажность почвы 25%, а ее плотность 1200 кг/м³?

Творческие задания:

1. Изучите и пронаблюдайте местные народные признаки погоды, а также дайте им научное объяснение на основе своих знаний.
2. Для сельскохозяйственного производства важное значение имеет знание температуры, при которой растения гибнут от заморозков. Предсказать заморозок – значит, защитить растения от гибели, спасти урожай. Для этого изготовьте самодельный психрометр, измерьте показания сухого термометра и влажного. Регулярные показания психрометра сравните с эмпирической таблицей, и сделайте выводы о заморозках. О возможных заморозках оповестите население. Предложите меры борьбы с заморозками.
3. Изготовьте приборы для предсказания погоды. Например: самодельный гигроскоп, простейший самодельный барометр, барометр из сухой еловой ветки.
4. Исследуйте физические параметры, связанные со снегозадержанием. Для этого определите удельную теплоемкость разных почв нашего колхоза. Подберите образцы разных почв, измерьте их массу, начальную температуру, площадь поверхности. После 12ч. Дня в течение 1ч. Выставляйте эти образцы на солнце и вновь измеряйте температуру и определяйте поглощенную ими энергию. В результате исследований составьте таблицу удельных теплоемкостей почв нашего хозяйства и сделайте вывод о влажности почвы.

Содержание курса и учебная деятельность

Ожидаемые результаты:

1. Более глубокое понимание и прочное усвоение теоретических знаний по агротехнике.
2. Выбор профессии сельскохозяйственной направленности.
3. Проявление интереса и творческого отношения к земельному труду.

Решение задач.

Тема: Применение законов и явлений к решению сельскохозяйственных задач.

1. В погреб длинной 8м и шириной 4м засыпали картофель слоем 0,8м. определите массу картофеля, если его объемная плотность 620 кг/м³.
2. Какая почва прогреется солнцем быстрее – влажная или сухая?
3. Почему внутри парника температура значительно выше, чем снаружи?
4. Чем больше в почве к осени накоплено влаги, тем менее опасны суровые зимы для озимых посевов и фруктовых деревьев. Объясните почему?
5. В подвале при 8^oС относительная влажность воздуха равна 100%.На сколько градусов надо повысить температуру воздуха в подвале, чтобы влажность уменьшилась до 60%.
6. Для прорастания семян огурцов и дынь в теплице нужно поддерживать температуру 30^oС и относительную влажность 90%. Выполняется ли это требование, если влажный термометр психрометра показывает 29^oС, а сухой 30^oС?
7. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?
8. Для чего проводится раздельная уборка хлебов?
9. Почему зимой хвойные деревья испаряют влаги в 300–400 раз меньше, чем летом?
10. Почему летом в жаркий день листья капусты вянут больше, чем утром и вечером?

Список литературы.

1. Абдурахманов С.Д. Исследовательские работы по физике в 7-8 классах сельских школ. М.: Просвещение, 1990.
2. Демидович В.П. Сборник вопросов и задач по физике. М.: Просвещение. 1968.
3. Маженова А.Б. Знания по молекулярной физике необходимые растениеводу – механизатору. Журнал физика в школе, 1983, №5.
4. Свичар В.А. Работа кружка по изучению применений физики в колхозном парниково-тепличном хозяйстве. Физика в школе, 1975, №6.
5. Иванова Л.А., Шпилин Н.Н. Ознакомление учащихся с основами сельскохозяйственного производства на уроках физики. Иркутск. 1986.
6. Кузьмин Л.М. Сборник вопросов по физике. “Высшая школа” М.: 1969.
7. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. М.: Вербум – М. 2001.
8. Лукашик В.И. Сборник задач по физике 7-8 кл. М.: Просвещение. 1994.