Викторина "Единство наук"
материал по теме

Викторина «Занимательные химия и математика»

Данная методическая разработка является интегрированным внеклассным мероприятием (викториной) по химии и математике для студентов 1 курса, которая позволит повысить интерес к изучению этих предметов. Подробно описаны все этапы мероприятия, содержит необходимые приложения, в том числе презентацию, предполагающую применение интерактивной доски. Из-за ограничений по объёму загружаемых документов,  прилагается ссылка на файл скачивания презентации : https://yadi.sk/d/xSZmnSFnj8mNb .

Цель:

Повышение мотивации к изучению предметов математики и химии, активизация познавательной  деятельности учащихся.

Задачи:

1. Побудить познавательный интерес к изучению математики и химии.
2. Расширение кругозора учащихся.
3. Развитие творческих и коммуникативных качеств.
4. Развитие логического мышления.
5. Развитие умения работать в команде.
6. Воспитание культуры общения

Форма проведения: Урок-соревнование с использованием интерактивной доски.

Оборудование: Интерактивная доска, карточки с вопросами и заданиями, клей, ножницы, уксусная кислота, сода, пластиковая бутылка, воздушный шарик, перекись водорода, медный купорос, аммиак, колба.

Ход мероприятия.

Здравствуйте! В рамках проведения недели естественно - технических наук, мы решили провести не совсем обычный урок, а урок – викторину, чтобы ещё раз показать насколько увлекательны и взаимосвязаны эти две замечательные науки химия и математика.

Группа поделена на две команды. Команда «Химики» и команда «Математики». (Названия команд)  Наше уважаемое жюри будет строгим, но справедливым при подсчёте баллов. Список заданий и бланк для ответов  для жюри

Начнём с разминки. Команды отвечают на вопросы викторины

1. Кто быстрее???

Команда выбирает вопрос. Отвечает команда, первая поднявшая руку, если ответ  неправильный, то право ответить  предоставляется другой команде. За правильный ответ – 1 балл.

1. Единица веса, применяемая при взвешивании драгоценных камней? (карат)

2. Что такое  «кружало»? (циркуль)

3.  Центральная часть атома? (ядро)

4. Какой газ самый легкий? (водород)

5. В древности учение об этом математическом понятии было в большом почёте у пифагорейцев. С ним связывали мысли о порядке и красоте в природе. Оно применяется не только в математике и химии, но и в архитектуре, в искусстве и является условием наглядного и красивого построения или изображения. О каком понятии идёт речь? (пропорция)

6. Когда в 1669 году гамбургский алхимик Хеннинг Бранд открыл этот элемент, он был поражён его свечением. Новое вещество получило название, которое в переводе с греческого означает „несущий свет“. Так что „светофор“ — лингвистически то же самое, что и „Люцифер“. О каком элементе идет речь? (фосфор)

7. Эту геометрическую фигуру знают все. Известно, что две её противоположные стороны параллельны. Она может быть и прямоугольной и равнобедренной. Происхождение названия никак не связано с геометрией, его значение можно найти в Древней Греции - «обеденный стол». О какой фигуре идет речь? (трапеция)

8. Геометрию какого ученого древности до сих пор изучают? (Евклида)

9.Название этого элемента связано с греческим богом Солнца Гелиосом. Латинское название означает «жёлтое» и родственно с «Авророй» — утренней зарёй. (золото)

10. Какой газ называется болотным? (метан)

11. Первые сведения об этих числах встречаются у китайских математиков во 2 веке до н.э  Одни числа истолковывались как «имущество», а противоположные им как «долг». Эти числа легко складывались и вычитались. Вопрос: Какие  числа назывались «имуществом» и «долгом»? (положительные и отрицательные)

12. Ученый, открывший Периодический закон и Периодическую систему?  (Менделеев)

2. В мире формул.

Химия и математика невозможны без формул, как русский язык без букв, музыка без нот.

Синие квадраты – химические формулы, зелёные – математические.

Команда выбирает номер квадрата и дает на него ответ, если ответа нет у команды, то отвечает другая команда. Следующий квадрат выбирает вторая команда.

За правильный ответ – 1 балл.

1.     Площадь трапеции
2.   Периметр прямоугольника
3.           Площадь ромба
4.         Длина окружности
5.            Объём куба
6.          Площадь круга
7. H2SO4       Серная кислота
8. CaO        Оксид кальция
9. NaCl       Хлорид натрия
10. C2H6            Этан
11. C2H5OH   Этиловый спирт
12. CH2=CH   Этилен                                                                                                                                                                          

3. Исторический.  

Изучая химию и математику нельзя не знать её истории. Итак, 3 тур исторический. Мы приглашаем Вас в галерею выдающихся ученых в области математики и химии.

Студентам выдаются карточки с фото и открытиями учёных. Исторический конкурс  Обсуждение 1 минуту. За правильный ответ – 1 балл.  Ответ письменно сдаётся жюри.

Рене Декарт

Французский философ, математик и физик.  Годы жизни (1596—1650). Создал ряд важных теорем в различных областях математики. С появлением его произведения «Геометрия» началась новая эра в развитии математики с применением координатной системы и введением взаимозависящих переменных величин. Тем самым он установил связь между алгеброй и геометрией и был основоположником аналитической геометрии.

АВОГАДРО Амедео

Итальянский физик и химик. Годы жизни (9.VIII 1776 - 9.VII 1856). В 1811 г. заложил основы молекулярной теории. Открыл  закон, названный в его честь, согласно которому в одинаковых объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул. Его именем названа универсальная постоянная - число молекул в 1 моль идеального газа. Установил количественный атомный состав молекул многих веществ.

4. Числа Фибоначчи  

Какие числа вы знаете? (целые, натуральные, рациональные). Но есть ещё и числа Фибоначчи. Сейчас мы с вами познакомимся с ними.

Фибоначчи и Арабские числа

Леонардо Фибоначчи родился и жил в Италии  в 12 в. Его отец был торговцем, и поэтому молодой Леонардо много путешествовал. На Востоке он познакомился с арабской системой цифр.

Напомню, что в Европе в это время применялись Римские цифры, которыми было жутко неудобно оперировать как при сложных математических и физических вычислениях, так и при рутинной работе с финансами и бухгалтерией.

Леонардо Фибоначчи представил Европе Арабские цифры.  Переход от Римской системы к Арабской произвел революцию в математике и других науках, тесно с ней связанных. Мы с вами используем Арабские цифры, не задумываясь, воспринимая их как само собой разумеющееся. Но если бы не Леонардо Фибоначчи, кто знает, как бы развивался ход истории.

Второй выдающейся заслугой Леонардо Фибоначчи является ряд чисел Фибоначчи. Считается, что об этом ряде было известно на Востоке, но именно Леонардо Фибоначчи опубликовал этот ряд чисел в  своей  книге для демонстрации размножения популяции кроликов.

В последствии выяснилось, что эта последовательность чисел имеет важное значение не только в математике, экономике, техническом анализе и финансах, но также в ботанике, зоологии, физиологии, медицине, искусстве, а также философии, эстетике и многом другом. Т.к. цивилизации этот ряд чисел стал известен от Леонардо Фибоначчи, его так и прозвали, «Ряд Фибоначчи» или «Числа Фибоначчи».

Числа Фибоначчи – это ряд чисел, в котором каждое, начиная с третьего, есть сумма двух предшествующих.

Запишем 7 последовательных чисел Фибоначчи.

Числа Фибоначчи обладают различными свойствами. Одно из них заключается в следующем: Сумма n первых чисел ряда Фибоначчи равна n + 2 члену без единицы.

1          1        2        3        5        8        13

Найдём сумму первых пяти чисел. Для этого от седьмого члена отнимем единицу.

Сумма равна 12

Ещё одно свойство чисел состоит в мгновенном сложении любых десяти последовательных чисел Фибоначчи.

Ваша задача составить последовательность из 10 чисел Фибоначчи и найти их сумму. (Студентам выдаются карточки) Числа Фибоначчи

За правильный ответ + первыми – 2 балла.

За правильный ответ – 1 балл.

Ответ передать в письменном виде жюри на проверку.

5. Назовите химический элемент.  

Без математических навыков в химии очень сложно.

Студентам выдаются карточки с двумя примерами.

Задание: Вставьте пропущенное число в скобках, которое  будет соответствует атомной массе элемента и найдите его в периодической таблице. Для того, чтобы вставить пропущенное число в скобках,  нужно найти зависимость между числами в первой строке.

Раздать карточки. Назовите химический элемент

19 (46) 65                                                3 (42) 14

43 (65) 108   цинк (вычитание)                        6 (108) 18 серебро   (умножение)

4 (18) 72                                                49 (62) 13

9 (56) 504   железа        (деление)                        62 (80) 18 бром        (сложение)

За каждый правильный ответ – 1 балл

Обсуждение 3 минуты.

Ответы записываются на лист и сдаются жюри.

6. Объясните опыт.  Чудо – шарик.

Исходные вещества: уксусная кислота, сода.

Оборудование: пластиковая бутылка, воздушный шарик.

ОПЫТ. В пластиковую бутылку налита уксусная кислота, в шарик насыпана сода. На горлышко бутылки надевается шарик и резко высыпается из него в бутылку сода. Шарик надувается.

Задание.  Объясните опыт

1. Объяснить, за счет чего надулся шарик. В ходе реакции выделяется углекислый газ, который и надувает шарик.

2. Написать уравнение реакции. NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H20+ CO2

За правильное объяснение – 1 балл

За правильное уравнение реакции – 1 балл

Отвечает команда первая поднявшая руку.

7. Софизмы.  

Софи́зм (от греч. «мастерство, умение, хитрая выдумка, уловка, мудрость») — ложное высказывание, которое, тем не менее, при поверхностном рассмотрении кажется правильным.

Студентам выдаются карточки с примерами. Софизмы

Задание: Найти ошибку в доказательстве:

5 = 6

35 + 10 – 45 = 42 + 12 – 54

5(7 + 2 – 9) = 6( 7 + 2 -  9)

5 = 6

Обсуждение 1 минуту. Первой ответившей команде – 1 балл (на ноль делить нельзя!!!)

8. Химики.  

Представители команд по 1 человеку от команды выходят к доске.

Задание 1. Расшифруйте слова. Работа со слайдом.

Зашифрованные слова: АЛКАНЫ; СПИРТЫ; КОРРОЗИЯ; ГЛЮКОЗА.

Кто быстрее по времени -  2 балла

Задание 2. Составьте уравнение реакции. Работа со слайдом.

Реакцию гидрирования пропена

С3Н6+ Н2 = С3Н8

Реакцию гидрирования пропина

С3Н4+ Н2 = С3Н6

За правильное уравнение реакции – 2 балла

9. Задачи на логику

За правильный ответ – 1 балл

Отвечает команда, первая поднявшая руку.

1. За книгу заплатили 60  рублей и ещё одну треть стоимости книги. Сколько стоит книга? (90 рублей)

2. По столбу высотою 10 метров взбирается улитка. Днём она поднимается на 5 метров, а ночью спускается на 4 м. Через сколько дней она достигнет вершины столба? (через 6 дней)

3. У мальчика сестёр столько же, сколько и братьев, а у девочки братьев в три раза больше, чем сестёр. Сколько в семье братьев и сколько сестёр? (3 брата, 2 сестры)

4. Число 666 увеличит в полтора раза, не проиводя никаких арифметический действий (перевернуть)

5. 5 землекопов за 5 часов выкопают 5 м канавы. Сколько землекопов за 100 часов выкопают 100 м канавы? (5 землекопов)

6. Какой знак нужно поставить между числами 5 и 6, чтобы получилось число большее 5, но меньшее 6? (Запятую)

10. Объясните опыт.  

Исходные вещества: перекись водорода, медный купорос, аммиак.

Оборудование: колба

Задание:  посмотрев опыт и объяснения учителя, ответить на вопросы и написать уравнение реакции.

Объяснение.

Перекись водорода является нестабильным веществом. В чистом виде H2O2 очень неустойчив и легко разлагается, часто - со взрывом. В водных растворах перекись более стабильна, но при хранении также постепенно выделяет кислород. Этот процесс ускоряется под действием света, нагревания или действия катализаторов. Роль катализаторов могут выполнять соединения меди, железа, кобальта, диоксид марганца, фермент каталаза и некоторые другие вещества. 

2H2O2 = 2H2O + O2

ОПЫТ.

В коническую колбу на 300 мл налейте 10-20 мл жидкого моющего средства. В другой колбочке растворите 3-4 гр сульфата меди в избытке крепкого раствора аммиака (добавляйте аммиак, пока сульфат меди полностью не растворится). Образуется синий аммиакат меди (II): 

Вылейте раствор аммиаката меди в колбу с моющим средством и хорошо перемешайте. Поставьте колбу на стол и быстро добавьте в нее 50-100 мл 30-50% раствора перекиси водорода. Произойдет сильное выделение газа. Из колбы ударит фонтан пены. Все пространство вокруг колбы за несколько секунд заполнится большим комком пены. От пены будет подниматься пар - реакция разложения перекиси водорода протекает с выделением тепла.

Вопросы:

1. Назовите тип реакции?  (разложение)
2. Какой газ выделяется?  (кислород)
3. Какая функция сульфата меди в реакции?  (катализатор)

Уравнение реакции.    

2H2O2     =    2H2O + O2

Команды письменно отвечают на вопросы и сдают жюри.

За каждый правильный ответ – 1 балл

За правильное уравнение реакции – 2 балла

11 . Лист Мёбиуса  

Посмотрите на цилиндр или кольцо. Они представляет собой двухстороннюю поверхность. Если двигаться по одной его поверхности, то, не пересекая “границы”, нельзя очутиться на другой стороне.

А теперь посмотрим, что будет вот с таким необычным кольцом. (Опыт с листом Мебиуса)

Я ставлю жирную точку на одной стороне этой линии и буду вести вправо и надеюсь прийти в ту же точку, но на другой стороне листа. Что получилось? (попала в исходную точку).

Такую одностороннюю поверхность впервые рассмотрел немецкий математик Август Фердинанд Мёбиус, ученик “короля математики” К. Гаусса.

Ныне эта поверхность называется листом Мёбиуса. Таинственный и знаменитый лист Мёбиуса имеет удивительные свойства: он имеет один край; одну поверхность. Действительно, начав закрашивать лист с любого места, можно убедиться, что постепенно вся поверхность будет закрашена. “Если на внутреннюю сторону обычного кольца посадить паука, а на наружную – муху и разрешить ползать как угодно, запретив лишь перелезать через края кольца, то паук не сможет добраться до мухи, не так ли? А если их обоих посадить на лист Мёбиуса, то бедная муха будет съедена, если конечно, паук ползает быстрее.

Так изучение свойств именно этой поверхности во многом положила начало развитию новой ветви геометрии – науки топологии.

Эксперимент.  (преподаватель выполняет вместе со студентами).

Берём бумажную ленту, разделенную по ширине пополам пунктирной линией. Перекручиваю ленту один раз и концы склеиваем. Получился знаменитый лист Мебиуса. А теперь  режем ножницами склеенную ленту посередине, вдоль пунктирной линии. Как вы думаете, что у нас получится? Конечно, если бы мы не перекрутили ленту перед склейкой, все было бы просто – из одного кольца получилось бы два. А что сейчас? Студенты делают предположения. Получилось не два кольца, а одно, вдвое уже, но зато вдвое длиннее.

Как вы думаете, что будет, если мы снова разрежем полученное кольцо?

За предположение и подтвержденный результат –  1 балл. (Получили 2 сцепленных друг с другом кольца, каждое из которых дважды перекручено.)

Вот такие неожиданные вещи происходят с простой бумажной полоской, если склеить из неё лист Мебиуса. Эти свойства листа Мебиуса не смогли оставить равнодушными знаменитого художника  М. Эшера. Он посвятил ему серию картин (демонстрация репродукций художника - слайды).

Вот наша викторина и подошла к концу. Уважаемое жюри, подсчитайте, пожалуйста, баллы, заработанные командами, и объявите победителей. (Слово предоставляется жюри, затем награждение.) Грамота математикам Грамота химикам

Список источинков:

1.  Агеева И.Д. Занимательные материалы по информатике и математике. Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2006. – 240 с. (Игровые методы обучения).

2. Внеклассное мероприятие по химии и математике "Биржа знаний"   http://festival.1september.ru/articles/537174/ 

3. Интегрированный урок-игра "Брейн-ринг" по предметам: химия, физика, математика.

http://pedsovet.org/component/option,com_mtree/task,viewlink/link_id,111090/

4. Картины М.К. Эшера http://sq.12th.ru/ru/picture/escher.html

5. Леонардо Фибоначчи  http://berg.com.ua/profile/fibonacci/

6. Лист Мёбиуса http://class-fizika.spb.ru/index.php/igr/932-mob 

7. Презентация на тему  «Великие и знаменитые»    

http://ppt4web.ru/matematika/velikie-i-znamenitye.html  

Математики

Исторический конкурс. Назовите ученого.

Французский философ, математик и физик.  Годы жизни (1596—1650). Создал ряд важных теорем в различных областях математики. С появлением его произведения «Геометрия» началась новая эра в развитии математики с применением координатной системы и введением взаимозависящих переменных величин. Тем самым он установил связь между алгеброй и геометрией и был основоположником аналитической геометрии

Исторический конкурс. Назовите ученого.

Итальянский физик и химик. Годы жизни (9.VIII 1776 - 9.VII 1856). В 1811 г. заложил основы молекулярной теории. Открыл  закон, названный в его честь, согласно которому в одинаковых объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул. Его именем названа универсальная постоянная - число молекул в 1 моль идеального газа. Установил количественный атомный состав молекул многих веществ.

Химики

Исторический конкурс. Назовите ученого.

Французский философ, математик и физик.  Годы жизни (1596—1650). Создал ряд важных теорем в различных областях математики. С появлением его произведения «Геометрия» началась новая эра в развитии математики с применением координатной системы и введением взаимозависящих переменных величин. Тем самым он установил связь между алгеброй и геометрией и был основоположником аналитической геометрии

Исторический конкурс. Назовите ученого.

Итальянский физик и химик. Годы жизни (9.VIII 1776 - 9.VII 1856). В 1811 г. заложил основы молекулярной теории. Открыл  закон, названный в его честь, согласно которому в одинаковых объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул. Его именем названа универсальная постоянная - число молекул в 1 моль идеального газа. Установил количественный атомный состав молекул многих веществ.

Математики

Назовите химический элемент.

19 (46) 65                                                                4 (18) 72

43 (    ) 108                                                                 9 (   ) 504

Химики

Назовите химический элемент.

3 (42) 14                                                                49 (62) 13

6 (     ) 18                                                                62 (    ) 18

Математики

Объясните опыт.

1.

2.

3.

4.

Химики

Объясните опыт.

1.

2.

3.

4.

Математики

СОФИЗМЫ

Химики

СОФИЗМЫ

5 = 6

35 + 10 – 45 = 42 + 12 – 54

5(7 + 2 – 9) = 6( 7 + 2 -  9)

5 = 6

1. Кто быстрее.

За правильный ответ – 1 балл.

Команда выбирает вопрос. Отвечает команда, первая поднявшая руку: если ответ неправильный, то на вопрос может ответить другая команда.

2. В мире формул.

За правильный ответ – 1 балл.

Команда выбирает номер квадрата и дает на него ответ, если ответа нет у команды, то отвечает другая команда. Следующий квадрат выбирает вторая команда.

3. Исторический.

За правильный ответ – 1 балл.

Каждой команде выдается информационный лист с портретом и биографией ученого.

Необходимо назвать имя ученого.

Обсуждение 1 минуту. Ответ письменно сдаётся жюри.  ( Рене Декарт, Амедео Авагадро)

4. Числа Фибоначчи

За правильный ответ + первыми – 2 балл.

За правильный ответ –1 балл.

Каждая команда составляет ряд чисел и высчитывает сумму 10-ти членов последовательности.

8   5 …    Сумма 880

6  10 …   Сумма 1210

5. Назовите химический элемент.

За каждый правильный ответ – 1 балл

Обсуждение 3 минуты.

Каждая команда считает два примера и определяет по найденному числу, которое является атомной массой, химический элемент по таблице.

19 (46) 65                                                3 (42) 14

43 (65) 108        цинк                                6 (108) 18         серебро   

4 (18) 72                                                49 (62) 13

9 (56) 504         железо                                62 (80) 18           бром        

6. Объясните опыт.

В ходе реакции выделяется углекислый газ, который и надувает шарик.

NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H20+ CO2

За правильное объяснение – 1 балл

За правильное уравнение реакции – 1 балл

Отвечает команда первая поднявшая руку.

7. Софизмы.

На ноль делить нельзя!

Первой ответившей команде – 1 балл

Обсуждение 1 минуту.    

8.Химики.

1. Расшифруйте слова. Кто быстрее -  2 балла (АЛКАНЫ, СПИРТЫ, КОРРОЗИЯ, ГЛЮКОЗА)

2. Составьте уравнение реакции.  

Реакцию гидрирования пропена     С3Н6+ Н2 = С3Н8

Реакцию гидрирования пропина     С3Н4+ Н2 = С3Н6

За правильное уравнение реакции – 2 балла

На каждое задание выходит по 1 человеку от команды.

9. Задачи на логику.

За правильный ответ – 1 балл

Отвечает команда, первая поднявшая руку.

10. Объясните опыт

Команды письменно отвечают на вопросы и сдают жюри.

1. Назовите тип реакции?  (разложение)
2. Какой газ выделяется?  (кислород)
3. Какая функция сульфата меди в реакции?  (катализатор)

Уравнение реакции.    

2H2O2     =    2H2O + O2

За каждый правильный ответ – 1 балл

За правильное уравнение реакции – 2 балла

11. Лист Мёбиуса

За предположение и подтвержденный результат –  1 балл (2 сцепленных друг с другом кольца, каждое из которых дважды перекручено)

Оценочный лист.

       Математики                                                      Химики

Сумма:                                                                 Сумма: