интегрированный урок(физика+биология) . Тема "Электрические явления"
методическая разработка по физике (8 класс) по теме

Тема урока: Электрические явления в живой природе.

1.Название: интегрированный урок.

2.Аннотация: этот урок – один в серии интегрированных физика + биология, которые разработаны и проведены совместно с учащимися. В ходе подготовки дети активно находили необходимые сведения из литературы, рисовали «электрических рыб», делали записи видеосюжетов совместно с родителями. На уроке сообщения учащихся заинтересовали всех, подготовленные учителем задания, вызвали оживление даже самых слабых учеников. Электрические явления были рассмотрены с точки зрения двух предметов, что при обобщении очень эффективно способствует активизации познавательных интересов.

3. Учебные предметы: физика + биология

4. Тип урока: урок усвоения новых знаний.

5. Методы: наглядный, словесный. использование ТСО, демонстрация, постановка проблемы.

5. Уровень образования школьников: общеобразовательный,

8 «Б»класс.

6. Форма учебной работы: классно-урочная.

7. Полное описание разработки:

Задачи урока:  

-Развивать монологическую речь, все виды памяти, логическое мышление, наблюдательность, работать с дополнительной литературой, развивать способность анализировать и обобщать полученные данные;

-Формировать коммуникативную и эмоциональную культуру, способствовать расширению кругозора;

-Продолжать показ взаимосвязанности явлений в окружающем мире.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран;  электрофорная машина, чувствительный гальванометр, 3 зеркальных гальванометра. коллекция  древесины. Видеосюжеты «Гроза», «Электрические рыбы», «Электрические явления в жизни растений».

Оформление: портреты ученых Франклина, К. Линнея,

 М.В. Ломоносов, Г. Рихман

 «Природа – единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания».                                                                

                                                                        И.В.Гете.

«Наука не является, и никогда не будет являться законченной книгой. Каждый новый успех приносит новые вопросы».

                                                                        А.Эйнштейн        

Запись на доске: Тема «Электрические явления в живой природе».

Ход урока.. 
1. Организационный момент.
Мотивация учащихся. Подчеркнуть, что на данных уроках мы делаем маленьких шажок в науку физику, которая изучает разнообразные явление, не связанные с превращением одних веществ в другие.

2. Актуализация знаний учитель физики

 Задание: дайте определения понятиям «физика»

Задание: «Какие физические явления изучает физика? Ответы уч-ся

Задание: «Какие явления относят к физическим:
1) горение бумаги
2) плавание кита
3) действие йода на крахмал
4) испарение воды
5) плавление алюминия? Объясните свой выбор». (1 ученик)

Анализ ответов учащихся.

Отгадайте загадку     Летит птица орёл, несёт в зубах огонь, огневые стрелы пускает, никто её не поймает. (Ответ. Это молния.)

 Ролик «МОЛНИЯ» Чтение за кадром: стихи В.И. Тютчева «Гроза дорогой».

«Вот приблизилась из-за тучи синей молнии струя,

Пламень белый и летучий окаймил ее края.

Чаще капли дождевые, вихрем пыль летит с полей,

И раскаты громовые все сердитей и смелей».

Посмотрите ролик и скажите: какие явления мы сегодня будем изучать? Верно, электрические, а так как у нас интегрированный урок физика и биология, то тема урока:  Электрические явления в живой природе. Запишем ее в тетрадь. Эпиграфом к нашему уроку будут слова Гете и Энштейна. (Слайд1)

3. Изучение нового материала

Что такое молния? Гром?  (Слайд2)

Запись в тетрадь: 
Молния – это огромная электрическая искра (разряд) между облаками или между облаками и землёй. Гром – это звук, сопровождающий разряд.

Мы сначала видим или слышим во время грозы? (ответы уч-ся)

Запись в тетрадь
скорость света     300 000 км/с.       скорость звука 300 м/с, .

Учитель физики: Молния и гром – это одно из грозных, но величественных явлений, с которыми человек был знаком еще с древности. Разбушевавшаяся стихия, обрушивалась на него в виде ослепляющих гигантских молний, грозных  громовых ударов, ливня и града. В Страхе перед грозой люди обожествляли ее, считая орудием богов.

Но человек, наблюдая, накапливал свои знания и благодаря самоотверженному труду, таинственный покров с грозы был снят. Сейчас известно электрическое происхождение этих грозных явлений.

Сообщение ученицы:

Молния.

На протяжении многих веков люди не понимали природы молнии, считая ее удары проявлением воли богов. Например, когда персидский царь Ксеркс (4 в до н.э.) задумал поход против греков, то чтобы предотвратить поход, его советник сказал ему «Взгляни, как Бог молниями своими поражает животных и не позволяет им становиться дерзкими. И как молнии его попадают на самые большие дома и высокие деревья. Так, очевидно, он любит унижать все, что возносит себя». Но мы знаем что молния имеет электрическую природу.

• Чаще всего мы наблюдаем молнию, напоминающую извилистую реку с притоками. Такие молнии называют линейными, их длина при разряде между облаками достигает более 20 км.  Есть еще  чёточная, или ракетная,  шаровая и разветвлённая.) ( Слайд 3)

Электрический разряд в атмосфере в виде линейной молнии представляет собой электрический ток, причем сила тока меняется за 0,2 – 0,3 секунды.

Канал молнии, через который протекает ток, сильно разогревается и ярко светит. Температура канала достигает десятков тысяч градусов, давление повышается, воздух расширяется и происходит как бы взрыв раскаленных газов. Это мы воспринимаем как гром. Удар молнии в наземный предмет может вызвать пожар. Молния чаще всего поражают высокие сооружения. Она может ударить и в ровную поверхность земли, там, где электрическое сопротивление почвы меньше. По этой причине молния поражает берега рек и ручьев.

При ударе молнии, например в дерево, оно нагревается, влага из него испаряется, а давление образовавшегося пара и нагревшихся газов приводят к разрушениям.

Для защиты зданий и других построек от грозовых разрядов применяют молниеотводы, которые представляют собой металлический стержень, возвышающийся         над защищаемым объектом. Основное назначение молниеотводов – не принимать удар на себя, а предотвратить его возникновение.  (Слайд4)

Если молния ударяет в человека или животное, то удар бывает чаще всего смертельный. В организме пострадавших людей от молнии отмечаются такие же патологические изменения, как при поражении электротоком. Жертва теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле обычно можно обнаружить "метки тока", места входа и выхода электричества. В случае смертельного исхода причиной прекращения основных жизненных функций является внезапная остановка дыхания и сердцебиения, от прямого действия молнии на дыхательный и сосудодвигательный центры продолговатого мозга. На коже часто остаются так называемые знаки молнии, древовидные светло-розовые или красные полосы, исчезающие при надавливании пальцами (сохраняются в течение 1 - 2 суток после смерти). Они - результат расширения капилляров в зоне контакта молнии с телом.

При поражении молнией первая медицинская помощь должна быть неотложной. В тяжелых случаях (остановка дыхания и сердцебиения) необходима реанимация, её должен оказать, не ожидая медицинских работников, любой свидетель несчастья. Реанимация эффективна только в первые минуты после поражения молнией, начатая через 10 - 15 минут она, как правило, уже не эффективна. Экстренная госпитализация необходима во всех случаях.

  Во время грозы нельзя подходить к высоким одиночным предметам, а укрыться нужно в небольшом углублении на склоне холмов, выбирая место между деревьями, растущими на расстоянии 15-25 метров.

К чему приводит их действие?

Как защитить себя от молний? (ответы уч-ся) . (Слайд 5правила поведения во время грозы).

Учитель физики: Разные ученые изучали электричесие явления. Американский ученый Франклин, изучая грозовые облака, запускал в воздух змея.

Русские ученые М.В. Ломоносов и его друг Г. Рихман доказали, что электрические заряды во время грозы образуются в результате трения воздушных потоков.

Теперь молнию люди научились побеждать – это уже не загадочное явление. Человек может отвлечь молнию от своих жилищ с помощью высоких, заземленных, металлических стержней– молниеотводов.

И в школе можно наблюдать молнию (миниатюрную), и мини-гром можно услышать, используя электрическую машину.

(Демонстрационный эксперимент: разряд между кондукторами электрофорной машины, шарики – мини-тучи).

Учитель физики: если человек отвлекает молнию, то растения, животные и птицы беззащитны перед молниями.

 Каково различие в строении срезов у хвойных и лиственных деревьев?

Работа с коллекцией образцов древесины деревьев.

 Учитель биологии  Высокие деревья - частая мишень для молний.(Слайд 6) На реликтовых деревьях-долгожителях легко можно найти множественные шрамы от молний. Считается, что одиночно стоящее дерево чаще поражается молнией, хотя в некоторых лесных районах шрамы от молний можно увидеть почти на каждом дереве. Сухие деревья от удара молнии загораются. Чаще удары молнии бывают направлены в дуб, реже всего - в бук, что, по-видимому, зависит от различного количества жирных масел в них, представляющих большое сопротивление электричеству. Молния проходит в стволе дерева по пути наименьшего электрического сопротивления, с выделением большого количества тепла, превращая воду в пар, который раскалывает ствол дерева или чаще отрывает от него участки коры, показывая путь молнии. В следующие сезоны деревья обычно восстанавливают поврежденные ткани и могут закрывать рану целиком, оставив только вертикальный шрам. Если ущерб является слишком серьезным, ветер и вредители в конечном итоге убивают дерево.

Учитель биологии (подводит учащихся к выводу: уязвимость при поражении молниями связана с плотностью дерева). У смолистого дерева, например, сосны, сопротивление сердцевины значительно больше, чем коры и подкоркового слоя. Поэтому в сосне электрический ток проходит главным образом по наружным слоям ствола, не проникая вовнутрь. ( Работа с коллекцией образцов древесины).

Деревья являются естественными громоотводами, и, как известно, обеспечивают защиту от удара молнии для близлежащих зданий. Посаженные возле здания, высокие деревья улавливают молнии, а высокая биомасса корневой системы помогает заземлять разряд молнии. Из деревьев, пораженных молнией, делают музыкальные инструменты, приписывая им уникальные свойства.

Способность многих цветов и листьев складываться или раскрываться в зависимости от времени суток связано с электрическими сигналами. В природе это цветы – часы.

Первые бесспорные доказательства существования электрических процессов в растительных тканях были получены в середине 18 века.

Известно, фотосинтез сопровождается электрическими явлениями. У растений были открыты электрические ритмы. Способность многих цветов и листьев складываться в зависимости от времени суток обусловлено электрическими сигналами.

     Впервые цветочные часы были созданы  в      

 шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем. Он заметил, что у различных растений цветки открываются и закрываются в определённое время суток и, если правильно подобрать растения, то по их цветению можно приблизительно узнавать время.

       До сих пор самыми известными в мире считались швейцарские и японские цветочные часы, причём в Швейцарии были самые большие -         пятиметрового диаметра. Потом рекорд был побит: на Поклонной горе в Москве установили и запустили самый большой в мире цветочно-часовой механизм.

В диаметре циферблат достигает 10 метров, а минутная стрелка весит более 30 килограммов. Правда, на московских часах нет секундной стрелки, которой так гордятся швейцарцы "Но на то они и швейцарцы", - объяснили российские специалисты, - "они

славятся тонкой ювелирной работой, а мы - масштабом!

Циферблат - это клумба из цветов периллы и кохии. А цифры засажены бегонией, ее бутоны не закрываются даже ночью, так что вы узнаете московское время даже в полночь". ( про желтые с розовым)( Слайд 9-11)

Учитель биологии: послушаем рассказы учащихся об особенностях пребывания рыб в пресной и морской воде. (Слайд12)

Рассказ ученика

Электрические рыбы.

Скаты являются живыми электростанциями. Опытами над электрическими скатами английский ученый М.Фарадей установил, что электричество, создаваемое специальным органом этой рыбы совершенно тождественно электричеству, получаемому от химического или иного источника, хотя является продуктом деятельности живой клетки.

Последующие наблюдения показали, что многие рыбы имеют особые электрические органы, своего рода «батареи», вырабатывающие большие напряжения. Так, гигантский электрический скат создает напряжение 50-60 В, нильский электрический сом – 350 В, а угорь – электрофорус – более 500В.

Удивительным является то обстоятельство, что на тело самой рыбы это высокое напряжение никакого действия не оказывает. Вот где тайны электроизоляции!

Как показали дальнейшие исследования, электрические органы состоят из мышц, которые потеряли способность к сокращениям; мышечная ткань служит проводником тока, а соединительная – изолятором. К органу идут нервы от спинного мозга, а в целом он представляет собой мелкопластичную структуру из чередующихся элементов. Например, угорь имеет от 6000 до 10000 соединенных последовательно элементов, образующих колонну, и около 70 колонн в каждом органе, расположенном вдоль тела. У взрослых особей на этот орган приходится около 40% всей массы их тела.

Роль электрических органов велика, они служат для атаки и для защиты, а также являются частью очень чувствительной навигационно-локационной системы.

Использование рыбами  разных напряжений можно объяснить так:

- тем, кто обитает в пресной воде (например угрю) необходимо высокое напряжение, поскольку пресная вода обладает большим электрическим сопротивлением. И для возникновения электрического разряда нужно значительное напряжение;

- живущие же в соленой воде (например, ромбовидный скат) приспособились к меньшему сопротивлению и вырабатывают при этом меньшее напряжение.

Учитель физики: В 1960 году на выставке, среди загадок природы, которые человеку еще предстоит решить, демонстрировался обычный стеклянный аквариум, с находящейся в нем рыбой – электрическим скатом. К аквариуму через металлические электроды был подключен прибор для измерения напряжения- вольтметр. Когда рыба была в покое, система вольтметра стояла на нуле. При движении рыбы вольтметр показывал напряжение, достигающее 400В. Надпись на аквариуме гласила: «Природу этого явления, наблюдаемого задолго до организации английского Королевского общества, человек разгадать до сих пор не может». ( Слайд13)

На тело самих рыб такое высокое напряжение не оказывает действия.        Электрические органы у рыб стали прообразами первых источников тока. Однако все начиналось с опытов Луиджи Гальвани.

Сообщение ученика

От лягушачьих лапок к Вольтову столбу.

Во второй половине 18 века многие врачи проводили разнообразные опыты, выясняя действие электричества на организм животных и человека. Например, под действием разряда электрических машин наблюдали сокращение мышц, даже если это были лапки не живой, а мертвой лягушки. Такие опыты с лапками лягушек  в 1786 году проводил итальянский врач Луиджи Гальвани. Однажды он подвесил на медных крючках препарированных лягушек к железной решетке балкона своего дома. Гальвани был очень удивлен, обнаружив, что мышцы лапок сокращались, когда во время ветра касались решетки. Гальвани решил, что не только во время грозы появляется электричество, оно вырабатывается и в животных организмах.

Русский ученый Василий Владимирович Петров в 1802 году изготовил огромную батарею: она состояла из 4200 медных и цинковых кружков между каждой парой которых были картонные кружочки, пропитанные раствором нашатыря. Напряжение на зажимах этой батареи составляло 650-1700В. Это был первый в истории источник постоянного тока сравнительно высокого напряжения.

После рассказа учитель физики  показывает гальванические элементы.

        Учитель биологии: Сейчас уже доказано, что деятельность нервов, мышц и других тканей сопровождается созданием (генерацией) электрических токов. Нельзя забывать, что электрический ток может оказывать и лечебное действие на ткани.

Учитель обращает внимание на таблицу, в которой приведены некоторые эффекты действия токов в организме.

Ткани живых организмов весьма разнородны по составу. Органические вещества, из которых состоят плотные части тканей, представляют собой непроводники злектричества. Однако,  они содержат жидкость, растворы электролитов и поэтому являются относительно хорошими проводниками. Также проводниками являются роговой слой кожи, сухожилия и, особенно, костная ткань без надкостницы.

Способность кожи проводить электричество, зависит от трещин и состояния ее поверхностного слоя. Тонкая и особенно влажная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит ток. Наоборот, сухая огрубевшая кожа – весьма плохой проводник. Электрический ток, проходя через организм человека, возбуждает живые ткани организма. Степень возникающих изменений зависит от силы тока и его вида (переменный или постоянный). (Слайд 14)

Посредством тока в организм можно ввести лекарственные вещества, эта процедура называется электрофорезом.

Наверное, все вы слышали об электрокардиографии. Электрокардиография или ЭКГ - это регистрация биопотенциалов сердца человека. А график, полученный в результате ЭКГ, называется электрокардиограммой.  (Слайд15)

Медики широко используют электрокардиографию для диагностики заболеваний сердца. Сегодня врач скорой помощи за 15-20 минут, сняв ЭКГ, может определить, нет ли у больного инфаркта, и, в случае необходимости, оказав больному немедленную медицинскую помощь, доставить его в больницу.

Учитель физики: казалось бы человеку сегодня все ясно с электрическими явлениями. Мы рассмотрели некоторые примеры в живой природе, которые помогли самым любознательным людям выяснить причину многих из них. Но!

Окончательных побед в науке не бывает!

Вывод. ( Слайд16)

4.Закрепление

А теперь закрепление. На столах у вас есть вопросы, в теч 7минут отвечаете и сдаете. №1

1 Почему молния чаще всего ударяет в землю в сырых местах, у берегов рек и озер?

2 Молния чаще всего ударяет в деревья, имеющие большие, глубоко проникающие в почву корни. Почему

3 Можно ли во время молнии разговаривать по телефону?

4 Почему при ударах молнии в песчаную почву образуются неправильной формы куски плавленого кварца (песка)?

5 Назовите проводники и изоляторы.

6 Как правильно говорить: молниеотвод или громоотвод?

7 Для чего применяют молниеотвод?

8 Почему молния раскалывает деревья?

9 Почему у альпинистов существует правило: когда ночуешь высоко в горах, все металлические предметы собери и положи отдельно, подальше от лагеря?

10 На улице гроза, идёт сильный дождь. Какое явление мы зафиксируем раньше: услышим гром или увидим молнию?

11 Почему резиновые сапоги предохраняют от действия молнии?

12 Какие типы молний вы знаете?

№2

Используя список (он избыточен!), впишите пропущенные слова в текст (возможно изменение окончаний).

• Благодаря исследованиям Франклина, ... , Рихмана была доказана … природа молнии. Мы видим молнию практически в тот же момент, когда происходит … : ведь свет распространяется со скоростью … . Раскаты же грома, возникающие вследствие резкого … воздуха при его нагревании в канале молнии, мы слышим уже после вспышки, т.к. скорость звука в воздухе примерно равна … .

Список слов: Ампер, Вольта, Ломоносов, электрическая, тепловая, химическая, расширение, сжатие, разряд, испарение, 300 м/с, 30 000 000 м/с, 300 000 км/с.

Переведите км\с в м\с

5.итог урока

Подводя итог уроку  мы хотим сказать, что природа буквально пронизана электрическими явлениями. Любой организм живущий на планете Земля, (не забывайте, что организмы это не только люди и животные, но ещё и растения, и конечно же организмы неживой природы), в большей степени, какой-то в меньшей подвержен их влиянию. Электрический ток присутствует в таких загадочных явлениях, как молния.  И весь прогресс, так резко изменивший за последние 200 нашу цивилизацию, произошёл благодаря тому, что учёные стали усовершенствовать технологии в области электрических явлений.

 Выставление оценок.

 6. д/з (Слайд 17)

 1 ряд

Группа "физиков"

1. Источники тока из овощей и фруктов. ( Прошу представить материалы найденные в дополнительной литературе, интернете  ) и

подготовка эксперимента по получению источника тока из яблока

2. Действие электрического тока на организм человека. ( сообщения на данную тему)

2 ряд

Группа "биологов"

1.Электрические органы рыб, как средство защиты и нападения.

( Прошу представить материалы найденные в дополнительной литературе, интернете )

2 Электрические явления в медицине.(сообщение)

3 ряд

 Предлагаю Вам создать коллекцию фотографий и рисунков по теме Электрические явления в живой природе

каждый уносит памятку

Правила поведения во время молнии