Урок физики в 8 классе на тему «Молния»
Молния
Тип урока: изучение нового материала.
Вид урока: урок-лекция. (Интегрированный литературно — физический).
Для проведения урока используется резервное время по физике.
Цели урока: изучение явления природы — молнии.
Задачи урока:
1) научить учащихся самостоятельно работать с дополнительной литературой по заданной теме;
2) выработать у учащихся умение преподать полученные знания учащимся в простой и доступной форме;
З) выработать у учащихся умение объяснять наблюдаемое природное явление — молнию с помощью законов электрического поля и законов постоянного тока;
4) познакомить учащихся с историей исследования молнии;
5) познакомить учащихся с правилами поведения во время грозы;
5) развить интерес учащихся к физике и литературе.
ВЕСЕННЯЯ ГРОЗА
(читает учащийся)
Люблю грозу в начале мая,
Когда весенний, первый гром,
Как бы резвяся и играя,
Грохочет в небе голубом.
Гремят раскаты молодые,
Вот дождик брызнул, пыль летит,
Повисли перлы дождевые,
И солнце нити золотит.
С горы бежит поток проворный,
В лесу не молкнет птичий гам,
И гам лесной и шум нагорный —
Все вторит весело громам.
Ф.И.Тютчев
Учитель литературы: На знаменитой картине И. И. Шишкина расстилается бескрайнее поле зрелой ржи, среди которого высятся стройные зеленые сосны. Зной. Все накалено. На синем небе — легкая белая дымка. Чувствуется, как дрожащие струйки нагретого воздуха поднимаются вверх. Ленивую тишину знойного дня нарушает лишь стрекотание кузнечиков.
...В такой день внезапно начинают образовываться легкие белые облака. Они быстро темнеют, наливаются синевой. Небо мрачнеет. Не проходит и получаса, как тяжелые свинцовые тучи нависают над полем. Волнуется рожь. Вздрагивают сосны. Налетающий вихрь взметает дорожную пыль.
И вот упали первые капли дождя, оставляя на дороге темные пятна.
Дождь быстро усиливается. Вот уже мощные струи с шумом низвергаются на землю, создавая сплошную завесу. Вдруг в свинцовом небе сверкнула извилистая огненная лента... Молния! Она ударила где-то близко — раздается такой звук, будто с высоты обрушились камни.
Порывы ветра делаются сильнее. Сосны тревожно раскачиваются.
Вой ветра, потоки воды, грохот грома, мрачное небо, прорезаемое огненными зигзагами молний,— в воздухе творится нечто невообразимое...
Путнику, застигнутому грозой, не до созерцания. Он спешит укрыться под деревом, прижавшись к его стволу, не подозревая, что это лишь усиливает опасность поражения молнией. Ослепительный разряд молнии... грохот... и вдруг одна из сосен охватывается ярким пламенем. Раздается треск, будто громадное полотнище разрывают на части, затем следует ряд глухих ударов. На землю летят ветки, сучья и кора...
Хорошо еще, что нет града этого частого спутника ливней и гроз. Но и без града невесело. Ливень неистовствует. У земли образовалась белесая пелена брызг. Отовсюду бегут ручьи. Гром гремит, не утихая. На фоне общего шума, вон и свиста опять раздается сокрушительный треск близкого разряда...
Но вот напряжение грозы спадает — реже блистают молнии, глуше звучит гром. дождь стихает. Между свинцово-серыми тучами виднеется небо. Яркие световые блики легли на рожь и сосны. Всеми цветами радуги переливаются дождевые капля. Гром утих, уплывают тучи, ослабел ветер. Снова сияет летний день. Природа освежилась... Ярче зелень, веет прохладой, дышится легко и свободно.
ГРОЗА ПРОМЧАЛАСЬ
(читает учащийся)
Гроза -промчалась низко над землею...
Я вышел в сад: затихло все кругом.
Вершины лип облиты мягкой мглою,
Обагрены живительным дождем
И влажный ветр на листья томно дышит..,
В тени густой летает тяжкий жук;
И как лицо заснувшего дышит,
Пахучим паром ‘пышет темный луг.
Какая ночь! Большие, золотые
Зажглися звезды.., воздух свеж я чист;•
Стекают ‘с веток капли дождевые,
Как-будто тихо плачет каждый лист.
Зарница вспыхнет. Поздний и далекий
Примчится гром - и слабо прогремит...
Как сталь блестит, темнея, пруд широкий.
А вот и дом передо мной стоит.
И при луне таинственные тени
На нем лежат недвижно.. вот и дверь;
Вот-и крыльцо знакомые ступени;..
А ты... где ты? что делаешь теперь?
Вступительное слово учителя физики: ребята, вы уже поняли, что наш сегодняшний урок будет необыкновенным, и вести его буду не только я, но и Нина Васильевна и некоторые из наших учеников. Все вместе мы будем объяснять новый материал.
Не случайно в начале урока прозвучало стихотворение о грозе, ведь тема сегодняшнего нашего занятия «Молния» (записать тему на доске).
Мы хотели бы познакомить вас с природным явлением – молнией, объяснить это явление с помощью законов электрического поля и законов постоянного тока, познакомить с историей исследования молнии, повторить правила поведения во время грозы.
Я прошу вас слушать внимательно, так как в конце занятия будет опрос игра.
Итак, начинаем. Всем вам, конечно, не раз доводилось наблюдать молнию – это красивое и небезопасное явление природы. Но во время грозы мы видим молнию лишь ничтожную долю секунды, а сегодня на уроке мы рассмотрим фотографии различных типов молнии.
Рассказ по слайдам.
Чаще других наблюдается линейная молния. Она имеет форму ломаной или зигзагообразной светящейся линии.
А такую молнию называют разветвленной. Ее светящиеся линии напоминают крону дерева, только без листьев. Бывает еще и плоская молния. Она представляет собой бесшумное беловатое свечение части грозового облака.
Зарницы вы знаете и наблюдаете. Они часто бывают в ночном августовском небе.
- Ребята, как вы думаете, на что похожа линейная молния?
(ответы учеников)
Верно. Сейчас мы с помощью электрофорной машины получим электрическую искру. При вращении ручки электрофорной машины на одном из ее шариков накапливается положительный заряд, на другом отрицательный. И как только напряжение меду шариками становится достаточно велико, между ними проскакивает искра. Значит мы можем сделать вывод, что молния – это искровой разряд в атмосфере, происходящий между разноименно заряженными облаками или между облаком и землей. (Проведение опыта с электрофорной машиной).
Молнию наблюдали и изучали с древних времен и сейчас вам об этом расскажет
(Доклад ученика) .
История наблюдения за молниями.
Молния — это первое проявление электричества, которое наблюдал человек.
Гроза известна с незапамятных времен.
Руководимый инстинктом самосохранения, первобытный человек спешил укрыться в пещере от бушующей стихии, обрушивающей на него громовые удары, ливень и град, ослепительные вспышки света.
Не умен объяснить причины, вызывающие эти могущественные явления, установить связь между ними и управляющие ими законы, полный предрассудков и суеверий, древний человек считал эти явления действием сверхъестественных, божественных сил, посылаемых ему «в наказание за грехи». В страхе он обожествлял явления природы, молился им, приносил жертвы грозным богам: Перуну — богу грома, Илье — пророку, «громыхающему по небу в своей колеснице».
Гром и молния обожествлялись не только нашими предками-славянами. В древнегреческой мифологии упоминается главный греческий бог — громовержец Зевс, о котором сложено много легенд. В одних рассказывается, что он, гневаясь на человека, мечет на землю свои огненные стрелы — молнии. В других — молодой Зевс ведет борьбу со старыми богами и т. д., и т. п.
Но, несмотря на страх перед молнией и веру в ее сверхъестественное происхождение, уже в глубокой древности человек внимательно наблюдал и изучал эти проявления стихии, сжигающие его жилище, убивающее людей, и пытался вести с ними борьбу, а в некоторых случаях и использовать их в своих интересах.
Известно, что атмосферное электричество использовалось древними для получения «небесного огня» во время приношения жертв.
В египетских храмах для «похищения» «небесного огня» возводили высокие деревянные мачты, обитые медными листами.
В литературе встречаются описания специального устройства, заряжавшегося от атмосферного электричества — молнии и собиравшего заряд, достаточный для того, чтобы убить человека.
При этом жрец, управлявший церемонией жертвоприношения, имел при себе металлический костюм, защищавший его от разрядов молнии.
(Доклад ученика).
История изучения молнии.
Уже в 17 веке высказывались предположения, что молния – это гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры, проскакивающей между двумя разноименно заряженными шариками. А проскакивает молния между двумя разноименно заряженными грозовыми облаками или между грозовым облаком и землей.
Исследования атмосферного электричества проводились во многих странах, но наибольший вклад в создание теории атмосферного электричества внесли российские академики Михаил Васильевич Ломоносов и Георг Рихман, и американский исследователь Бенджамин Франклин.
Бенджамин Франклин — выдающийся американский политический деятель, одни из разработчиков американской декларации независимости, занимался физикой всего семь лет, но сделать успел очень много. Франклин провел знаменитый опыт с воздушным змеем, запуская его при приближении грозовых туч. К верхнему концу вертикальной планки крестовины змея он прикрепил заостренную проволоку. Как только змей оказывался под грозовой тучей, заостренная проволока начинала извлекать из тучи электрический огонь. Таким образом в 1752 г. было доказано, что грозовые облака действительно сильно заряжены.
Михаил Васильевич Ломоносов и его друг Георг Рихман в 1752—1753. гг. совместно проводили исследования атмосферного электричества с помощью изобретённого Рихманом электрического указателя – прообраза электрометра. Рихман установил электрическое состояние атмосферы в отсутствие грома и молнии. А Ломоносов разработал теорию образования атмосферного электричёства, происхождение которого он связывал с восходящими и нисходящими потоками воздуха
У себя дома Георг Рихман установил экспериментальную установку по изучению грозовых разрядов — громовую машину. 26 июля 1753 г. во время сильной грозы, когда ученый приблизился к электрометру грозовой машины на расстояние 30 см, неожиданно из толстого желёзного прута прямо в него ударил бледно-синий огненный шар величиной с кулак. Это была шаровая молния. Раздался оглушительный взрыв и Рихман упал замертво.
Ломоносов тяжело переживал смерть своего друга и сделал все от него зависящее, чтобы имя Георга Рихмана навсегда осталось в истории науки.
Учитель физики: Ребята, оказывается, что вот уже более 250 лет ученые изучают молнию, но пока еще им так и не удалось разгадать загадку убийцы Рихмана – загадку шаровой молнии. Давайте послушаем сообщение о ней
(Доклад ученика).
Шаровые молнии
В тихий, безветренный вечер вдали внезапно появляется как бы голубой светлячок или слабо мигающая лампочка. феномен движется медленно — от реки, из низины, на возвышенность; движение все ускоряется и, наконец, быстрота шара, казалось, стала такой, как у обычной молнии. Размером она с большой детский мяч. Замеченный сначала как голубой, этот шар постепенно превратился в золотистый и залетел в усадьбу одного крестьянина. Здесь произошел разряд, который имел характер взрыва снаряда. Все это продолжалось четверть или треть минуты.
При осмотре пострадавшей усадьбы выяснилось, что молния угодила в трубу, еще горячую после топки русской печи, расщепила ее, не развалив, и фасад ее изрешетила неглубокими дырочками, как бы оспенными ямочками, величиной с крупную дробь. Люди, ужинавшие за столом, не пострадали — только были ошарашены, оглушены. Сарай во дворе сгорел со скотом. Ни грозы, ни бури, ни порыва ветра после описанного явления не случилось; до этого ничто не предвещало изменения тихой, ясной, теплой погоды.
Шаровая молния, как следует уже из ее названия, имеет форму шара. Такие светящиеся шарики диаметром от 3 до 20 см иногда вдруг появляются в атмосфере при сильных грозах, обычно после многократных разрядов линейных или разветвленных молний и выпадения дождя. Существует такой светящийся шарик от нескольких секунд до минуты, после чего-либо исчезает бесследно, как бы растворяясь в воздухе, либо взрывается.
Скорость движения шаровой молнии незначительна, она даже может на несколько секунд как бы зависать в воздухе. Молния пластична, т. е. она может проникать через небольшие отверстия и щели. Плотность вещества шаровой молнии, по всей видимости, близка к плотности воздуха.
Светится шаровая молния примерно как небольшая электрическая лампочка. Цвет ее может быть от неярко-красного до оранжевого и белого. Иногда шаровая молния искрит и вращается. А температура внутри светящегося шарика достигает 800 - 1300 С.
Вы наверное обратили внимание на все эти иногда и по всей видимости. А это все от того, что природа шаровой молнии до сих пор не разгадана и все, что я сказал, это лишь описание поведения шаровой молнии, составленное- по рассказам тех, кому довелось встретить на своем пути эти светящиеся шарики.
Учитель физики: Ребята, а вы когда-нибудь слышали о черной молнии?
Учитель литературы: В рассказе А. И. Куприна «Черная молния» словами Турченко описывается гибель человека на болоте в грозовую ночь. Это была одна из ужасных гроз, которые разражаются иногда над большими низменностями. Небо не вспыхивало от молний, а точно все сияло их трепетным голубым, синим и ярко белым блеском. И гром не смолкал ни на мгновение... И вот я увидел черную молнию. Я видел, как от молнии колыхало на востоке небо, не потухая, а все время то развертываясь, то сжимаясь, и вдруг на этом колеблющемся огнями голубом небе я с необычайной ясностью увидел мгновенную и ослепительную черную молнию...» и далее: «О, что это была за ужасная ночь! Эти черные молнии наводили на меня необъяснимый животный страх».
О черной молнии упоминает в своей «Песне о Буревестнике» А. М. Горький:
...Между тучами и морем
Гордо реет буревестник
Черной молнии подобный...
Учитель физики: Однако в действительности молнии, окрашенной в черный цвет, не существует. Появление их на фотографической пластинке объясняется прерывистостью действия света. Если фотографическую эмульсию осветить сначала короткой вспышкой света весьма высокой интенсивности, а затем — светом умеренной силы, то негативное изображение может стать позитивным.
Во время сильной грозы, когда разной интенсивности молнии следуют одна за другой с короткими интервалами времени, могут создаться как раз такие условия для обращения изображения. Это значит, что, вместо того, чтобы на темном фоне фотографической пленки появилась светлая полоса молнии, получается обратная картина — черная молния на светлом фоне.
Как известно, глаз — это живой фотоаппарат. Любопытно, что и в рассказе Куприна сказано о том, что черная молния могла явиться результатом ошибки зрения, утомленного беспрестанной игрой молний по всему небу...
Учитель литературы: Я хочу прочитать вам рассказ Л.Н.Толстого «Как мальчик рассказывал про то, как его в лесу застала гроза»
Когда я был маленький, меня послали в лес за грибами. Я дошел до лесу, набрал грибов и хотел идти домой. Вдруг стало темно, пошел дождь и загремело. Я испугался и сел под большой дуб. Блеснула молния, такая светлая, что глазам стало больно, и я зажмурился. Над моей головой что-то затрещало и загремело; потом что-то ударило меня в голову. Я упал и лежал до тех пор, пока перестал дождь. Когда я очнулся, по всему лесу капало с деревьев, пели птицы и играло солнышко. Большой дуб сломался, и из пня шел дым. Вокруг меня лежали оскретки от дуба. Платье на мне было все мокрое и липло к телу. Я нашел свою шапку, взял грибы и побежал домой....
Рассказ о путешествии во время грозы, беседа по картине Маковского «Дети, бегущие от грозы»
Правила поведения во время грозы
Учитель физики: Если вдруг гроза застала вас на открытом месте за городом, а рядом с вами нет никакого укрытия от дождя, кроме одиноко стоящего дерева, под кроной которого так сухо и тепло, запомните, что под ним ни в коем случае нельзя прятаться. Потому что именно в это дерево, скорее всего, и ударит молния.
Если вдруг кого-то из ваших друзей во время загородной прогулки поразила молния, запомните, как оказать ему первую помощь. Главное — не паникуйте и помните, что выжить удается 3 из 4, пораженных молнией. При поражении молнией у человека может произойти остановка сердца, значит, все ваши действия по оказанию помощи сводятся к одному: заставить сердце потерпевшего опять заработать. Для этого вы должны немедленно начать делать потерпевшему массаж сердца и искусственное дыхание. (Демонстрация слайдов)
А теперь я предлагаю перейти к решению задач по теме «Молния»
Сколько «стоит» МОЛНИЯ?
Для решения этой задачи мы используем данные «средней» линейной молнии, к доске идет (ученик)
Записываем краткое условие задачи. Сила тока в «средней» линейной молнии равна 10 000 А, а напряжение 10 000 000 В. Продолжительность молнии 0,001 с. Так сколько же «стоит» молния?
Давайте сначала рассчитаем работу тока в молнии.
Запись на доске:
Дано Решение
I = 10 000 А A = I ∙ U ∙ t
U = 10 000 000 В A = 10 000 A ∙ 10 000 000 B ∙ 0,001 c =
t= 0,001 с = 100 000 000 Дж
А—?
Теперь эту работу тока надо перевести в киловатт-часы.
1 кВт ч = 1000 Вт ∙ 3600 с = 3600 000 Дж
А теперь давайте переведем найденную нами в джоулях работу тока в молнии в киловатт-часы.
А = 100 000 000/ 3 600 000 кВт.ч = 28кВтч
А кто знает, сколько сегодня стоит 1 киловатт-час электроэнергии?
(ответы учеников)
А теперь найдем стоимость молнии.
Стоимость 1 молнии = 28 ∙ 2,05 руб. = 57 руб. 40 коп.
Ответ: 1 молния стоит примерно 57 руб. 40 коп
Каждую секунду над землей сверкает примерно 100 молний. Давайте рассчитаем , сколько рублей сгорает в атмосфере Земли за 1 секунду?
5740 коп ∙ 100 = 574 000 коп = 5740 руб.
Каждую секунду в атмосфере Земли «сгорает» примерно 5740 рублей.
Учитель физики: Ученик решал задачу примерно 5 минут. Сколько же рублей сгорело за это время?
В 1 минуте 60 секунд, значит в 5 минутах 300 секунд. Чтобы найти стоимость 5740 руб ∙ 300 = 1 772 000 руб.
Пока мы решали задачу в атмосфере Земли «сгорело» 1 772 000 рублей.
Давайте представим себе, что человек научился ловить молнии и использовать их энергию. Вам кажется это невозможным? Но ведь 100 лет назад полет в Космос тоже казался невозможным, а работы по приручению молнии уже ведутся. Но пока, к сожалению, результаты этих работ еще не имеют большого практического значения.
ОПРОС-ИГРА
(по классам)
Кроссворд
Ответьте на вопросы кроссворда и прочтите в выделенном столбце Ключевое слово.
1. Защитник здания от молнии.
2. Великий российский ученый, разработавший теорию образования атмосферного электричества.
3. Американский исследователь атмосферного электричества, запускавший к грозовым тучам воздушного змея.
4. Самая обычная молния.
5. Российский ученый, создатель электрического указателя, погибший от удара молнии.
6. Самая загадочная молния.
Ответы: 1. Громоотвод. 2. Ломоносов. 3. Франклин. 4. Линейная. 5. Рихман. 6. Шаровая.
Ключевое слово «молния».
Вопросы учителя
1. Что такое молния?
2. Какие типы молний вы знаете?
3. Кто из ученых 18 в. внес наибольший вклад в создание теории атмосферного электричества?
4. Что вы знаете о Бенджамине Франклине?
5. Что вы знаете о Михаиле Васильевиче Ломоносове?
6. Что вы знаете о Георге Рихмане?
7. Что вы знаете о шаровой молнии?
8. Что вы знаете о громоотводе?
9. Какова сила тока в линейной молнии?
10. Каково напряжение в линейной молнии?
11. Какова длительность линейной молнии?
12. Сколько «стоит» средняя линейная молния?
13. Сколько молний сверкает в атмосфере Земли каждую секунду?
14. Что нельзя делать за городом во время грозы?
15. Как помочь человеку, пораженному молнией?
16. Назовите авторов, которых гроза вдохновила на создание произведений (рассказов, повестей, стихов, картин)?
Подведение итогов урока, выставление оценок.
Список литературы:
Т.Б.Солдатова, Т.А.Гусева, Е.П.Сгибнева. Сценарии тематических вечеров и предметной недели физики. Ростов — на — Дону. Феникс. 2002г.
И.С.Стекольников. Изучение молнии и громозащита. Изда тельство академии наук СССР. Москва. 1985г.
Ф.И.Тютчев. Весенняя гроза.
А.А.Фет. Гроза промчалась.
А.И.Куприн. Черная молния.
Л.Н.Толстой «Как мальчик рассказывал про то, как его в лесу застала гроза»
А.М.Горький «Песня о Буревестнике»
Актуальность урока « Молния»
В условиях обновления содержания образования основной школы происходит переориентация целей и задач обучения. Основное внимание уделяется компетенциям и навыкам, которые приобретает ученик в процессе обучения. Одной из приоритетных задач становится активизация мыслительной деятельности учащихся.
Решить эту задачу учителю помогают различные внеклассные предметные мероприятия и современные нестандартные уроки. Они позволяют педагогу оживить учебно-воспитательный процесс, раскрыть творческий потенциал каждого ученика, активизировать эвристическую деятельность учащихся и развивать интерес к учебному материалу. Проведение нестандартных уроков обеспечивает высокую учебно-воспитательную эффективность, усиливает практическую направленность обучения, знакомит учащихся с современными достижениями науки, иллюстрирует взаимосвязь различных наук, способствует созданию единой картины мира и формированию научного мировоззрения.
Проведенный урок по теме «Молния» расширяет научный кругозор учащихся, способствует развитию их интереса к предмету и позволяет решить ряд учебных и воспитательных задач. На уроке используется групповая и индивидуальная деятельность учащихся. Дети знакомятся с дополнительной литературой по предмету, узнают сведения, не заложенные в рамки школьной программы в курсе физики и литературы, что является стимулом к углублению знаний.
Урок является интегрированным,на нем ребята получают знания не только по физике, но и знакомятся с произведениями русских писателей,картинами известных художников.
Ребята повторяют правила поведения во время грозы, изученные на уроках ОБЖ,оказание первой медицинской помощи.
По нашему мнению, такие уроки являются своевременными и актуальными.
