Урок с использованием игровых технологий
методическая разработка по физике (11 класс) на тему

Урок с использованием игровых технологий (устный журнал)

Целью журнала является: показать связи физики и криминалистики, что объединяет эти две такие, на первый взгляд, непохожие области знания, две самостоятельные науки. 

Все учителя знают, как важно сделать процесс познания физики для учащихся интересным. Один из путей: включение материала, привлекательного не только для тех, кто обладает физико-математическими склонностями, но и для тех, кто имеет влечение  к гуманитарным наукам.

Учеников нужно учить способу приобретения знаний, эта задача хорошо решается на примерах проведения нетрадиционных уроков, материал устного журнала "Физика и криминалистика",  содействует решению этой задачи

                                 Следствие ведут знатоки   (11 класс)    

Цели:  образовательная: обобщение знаний приобретенных в течение

                  пяти  лет  изучения   физики;

   развивающая:  развитие познавательного интереса, внимания,

           сообразительности, находчивости;

            воспитательная:  содействовать формированию  представлений об

                                           общей    физической картине мира,  воспитывать

                                           умения принимать самостоятельные решения.

Тип урока: урок обобщения и применения  теоретических знаний

Пояснительная записка:

•   Из  обучающихся класса  выбирается две группы,  два      корреспондента, заданный заранее материал готовится самостоятельно;
•  Работа ведется фронтально и по группам, вопросы задаются   корреспондентами, отвечать может любой обучающейся;
•  За самый точный ответ  выставляется бал;
•  Обучающиеся  набравшие  больше всего баллов  считаются самыми
• эрудированными;

      Оформление доски:  Эпиграфы: 

« Ум заключается не только в  знании,

                       но  и  в  умении   прилагать знания   на деле»     Аристотель

 « Я никогда не гадаю. Очень дурная привычка: действует гибельно

                     на   способность логически мыслить»            Шерлок Холмс.

                                                  Ход урока.

Корреспондент: Физика наука  о природе, изучающая простейшие  и вместе с тем наиболее общие закономерности природы, строение и законы движения материи. В зависимости  от ориентированности на потребителя получаемого знания выделяют фундаментальную и прикладную физику.

 Мы сегодня, будем говорить об удивительных

        вещах,  до которых может дойти человеческий ум!

Но дальше, ввысь, к пределам всех дерзаний

                           Творящий гений над землей парит,

                            Создание возникает из создания,

Гармония гармонию творит. ( Ф. Шиллер)

Сегодня мы проводим  представление двух частных сыскных агентств.

                                         Страница 1.

 Выдающиеся физики мира и криминалистика, представление Ч.С.А.

1. Представление заключается в объявлении об открытии Ч.С.А.,

его название, характеристика услуг, которые оно оказывает.

Корреспондент.  Любой  настоящий детектив должен быть внимательный, иметь представление о предметах, которые его окружают и даже о тех звуках, которые они издают.

 Испытание 1.

• Участникам предлагают завязать глаза, ударяют по предметам

( карандаш, стол, стакан.)   Вопрос:  Какой предмет?

• Под бумагой лежит несколько предметов, на 5 с. открывают их, затем накрывают.  Напишите список предметов,   

   Корреспондент. ( Вопросы  для класса)

• Знаете ли вы имя крупнейшего ученого, который, пожалуй, первым принял участие в разоблачении мошенника путем проведения научного следственного эксперимента?

 Ответ: история гласит, что таким человеком был греческий математик, механик, физик и астроном Архимед. Заняться проблемой разоблачения мошенника ученого побудила просьба царя Герона, заподозрившего придворного ювелира в жульничестве. Архимеду предстояло ответить на вопрос: "Есть ли в короне, сработанной ювелиром, примеси других металлов или она сделана из чистого золота?" Используя знания о выталкивающей силе, он дал ответ на поставленный перед ним вопрос.

• Кто из выдающихся физиков мира занимался тщательным изучением деятельности фальшивомонетчиков и поисками их с целью предания суду?

Ответ : Исаак Ньютон. В 1696 г. он был назначен смотрителем Монетного двора. Почти 30 лет жизни Ньютона были связаны с этим учреждением. За время работы там ему удалось разоблачить несколько десятков фальшивомонетчиков. Поставив сыск на научную основу, он многих разыскал сам. Ньютон тщательно изучал все прошлые, и настоящие "истории" фальшивомонетчиков и не пропускал ни одного заседания суда, где разбирались их дела. Все это содействовало успеху.

Можно распутать любое преступление, не выходя из комнаты. Как то произнес Конан Дойл. Распутывать преступления вместе с доктором  Ватсоном и  Шерлоком Холмсом будут  Ч.С.А.

Испытание 2. Холмс  сообщает Ватсону о найденной  записке. Задача участников- вставить нужные слова от А до Я.

   На столе стояла ваза с (……). Внезапно зазвенел (……….). Он говорил о том, что пора (…….). В дверь позвонили и отдали (……). Я сел их читать на (……). Но тут меня позвали (…..). На завтрак я съел (….). За окном квакали (…..) и прыгали (……). У реки стояла плакучая (…). Я вышел через (…….) и направился к причалу, где стояли (….). Я сел в одну из них и поплыл  по реке, вскоре приплыв к (…..). Уже близилась (…..), но я поплыл по морю и вскоре высадился на безлюдном (……..), который оказался не таким уж необитаемым. Меня встретил одинокий абориген, которого я назвал (…...), а сам стал (…..). Здесь не было зимы, а, следовательно, и белого пушистого (…..). Мы питались рыбой (…..), жарили в раковинах (.….). Изредка прилетали (…..), а дикие свиньи постоянно (…….). Вскоре из привезенных мною яиц вылупились (…….), которые уже на второй день, как воробьи, (…….). Вдруг поднялся невероятный (…..), и я отложил тарелку с жареной (………). Гремел  гром, и в горах раздавалось гулкое (…..).                

Когда все стихло, мы заметили у берега судно. Подойдя поближе, мы увидели лишь молодого (……), который уцелел во время шторма. Мы с Пятницей сели на корабль, подняли (……) и отправились домой.

Ответ: астрами, будильник, вставать, газеты, диван, есть, ежика, жабы, зайчики, ива, калитку, лодки, морю, ночь, острове, Пятницей, Робинзоном, снега, треской, улиток, фазаны, хрюкали, цыплята, чирикали, шум, щукой, эхо, юнгу, якорь.

Корреспондент. ( Вопросы  для класса)

•  Кто из выдающихся физиков мира выступал в качестве эксперта в суде на  одном из процессов, связанном с патентом?

Ответ: Это был А.Эйнштейн.   Вначале 40-х г.  изобретатель Буки запатентовал несколько вариантов фотокамеры с автоматической фокусировкой и диафрагмированием. Права на производство таких фотокамер были приобретены нью-йоркской фирмой "Корено". Вскоре изобретатель расторг свое соглашение с фирмой, но она продолжала их выпускать, незначительно модифицировав. Буки возбудил против фирмы судебное дело, его слушание состоялось в ноябре 1952 г. В качестве свидетеля-эксперта в суде выступал 73-летний А.Эйнштейн, специально ехавший в Нью-Йорк из Принстона.

• А кто из крупнейших физиков мира согласился. на предложение проверить для одного судебного процесса возникшие сомнения относительно, присутствия мышьяка в телах нескольких жертв?

 Ответ: это был прославленный французский физик один из первооткрывателей искусственной  радиоактивности Фредерик Жолио-Кюри .Весной 1952 г. на юго-западе Франции, в Пуатье, произошло трагическое событие: женщина убила якобы посредством мышьяка, по меньшей мере 12 человек. Обвинение опиралось на экспертное заключение полиции о содержании мышьяка в телах убитых, которое было сделано с помощью искусственной радиоактивности. Однако защита  и обвинение сомневались в верности экспертного заключения и стали искать ученых-атомщиков . от которых надеялись получить более точные результаты и узнать: не содержит ли экспертиза ошибки. В 1954 г. адвокатам удалось привлечь к делу Жолио – Кюри.  Его работа длилась несколько лет. Полученные результаты позволили заключить, что утверждения о наличии у пострадавших токсичных доз мышьяка были правильными.

Испытание 3. Образ преступника. Шерлок Холмс, имея отпечатки пальцев, составил портрет разыскиваемых преступников. Задача наших юных детективов- вжиться в образ. Итак, внимание!

1. Это был высокий мужчина с гордо поднятой головой и широкой грудью. Руки он постоянно держал в карманах и лишь изредка вынимал левую руку, чтобы почесать в затылке. При этом его глаза бегали в разные стороны, а правая нога изредка подергивалась.
2. У этой невысокой женщины ноги были постоянно согнуты в коленях, что делало ее походку вялой, казалось, что она спит на ходу. Руки у нее были невероятно длинны, доставая до колен. При ходьбе она размахивала ими, точно плетнями.
3.  Мимика этого человека поражала. Если он улыбался, его правый глаз дергался, а если он хмурился, то, казалось, волосы накрывали половину лица, и была видна, лишь нижняя челюсть, которая выезжала вперед сантиметра на два.

                                    Страница 2.

                        Истории Шерлока Холмса

Корреспондент.    Шерлок Холмс достал из ящика стеклянный флакон с изящной пробкой; внутри флакона лежали золотые монеты

 Холмс попытался вытащить пробку, да не смог: будучи притертой, она «сидела» в горлышке туго.  

• Очень большое усилие применять опасно, — рассуждал вслух он. Можно сломать горлышко и порезать руку. Впрочем, сейчас пробку я выну легко. Он сделал несколько движений и еще что-то, и, действительно, пробка свободно вышла.

В чем заключалось это "что-то"?

Ответ: он мог зажечь спичку, поднести ее к горлышку флакона и поворачивать сосуд, чтобы горлышко равномерно прогрелось. Стекло флакона от нагревания расширилось, а пробка не успела нагреться и увеличить свои размеры. Поэтому она легко вынулась.  

 — Посмотрите-ка, Ватсон, — продолжал Холмс, — на дне флакона лежат монеты. Мошенник — а это его флакон (я же вел дело этого мошенника) — был хитер. Приходя в трактир, он показывал хозяину флакон с монетами, информируя того, что деньги у него есть. Выпив и закусив, он якобы хотел расплатиться: открывал и переворачивал флакон над ладонью, но монеты не выпадали. (Шерлок Холмс тоже проделал это и пытался вытащить хотя бы одну монету, но ничего не вышло.) Он говорил, что не может достать деньги и отдаст долг потом; уходил. Никогда больше он в трактире этом не появлялся, а шел в другой.

Как владелец флакона сумел поместить монеты внутрь?

Ответ: горлышко флакона он, видимо, нагрел — оно расширилось, а монеты охладил  - они в размере уменьшились и прошли в сосуд.

                   История  вторая  — «Трость мошенника»

Шерлок Холмс снова сунул руку в ящик и вытащил оттуда деревянную палку.

• Торговец-мошенник меня уверял, — сказал он, — что ходил с этой палкой без малого 15 лет. Мне пришлось доказать ему, что палка изготовлена совсем не так давно. Я отпилил кусочек палки (видите, Ватсон, свежий срез) и проделал опыт, с помощью которого наглядно показал, что палка сделана недавно и к тому же из только что срубленного сырого дерева.

Каким мог быть опыт Шерлока Холмса? Предложите свои версии.

Ответ: Холмс мог отпилить кусок палки и бросить его в камин. Если дерево, из которого сделана палка, сырое, то оно должно плохо гореть и давать много дыма; кроме того, при горении оно потрескивает, так как между волокнами обычно находится вода, которая нагревается, а затем превращается в пар, разрывающий волокна древесины. Можно палку не пилить, а в горящий камин поместить конец целой палки. Если ее древесина сырая, то на этом конце будут выделяться капельки воды; если дерево сухое, то конец палки сразу начнет гореть. Есть и другие способы.

                           История третья – « Уникальная трость»

Шерлок Холмс продолжал извлекать вещи из своего ящика. Каждую бережно брал, осматривал, чему-то загадочно улыбался и клал на стол. Вот он извлек трость.

• Этой тростью я неоднократно пользовался как уникальным инструментом для обнаружения кладов и скрытых сокровищ. Как сейчас помню такой случай. Меня вызвали для осмотра места, где, по предположению, мог находиться тайник преступников. Я шел медленно, прихрамывая и ощупывая дорогу этой тростью (рис. 9). Трость опускал с легким ударом, чтобы сопровождавшие меня слышали и знали: я не отстаю от них. Мы спустились по каменным ступенькам и очутились в обширном подвале, заваленном корзинами и тяжелыми ящиками. Полицейский остановился.
• Сверху сюда проникнуть не так-то просто, — заметил я.
• Снизу тоже, — добавил полицейский.
• Всё ясно, и нам пора возвращаться, — сказал я. Вы шли быстро, а я отставал, ведя исследование. Могу указать точно, где тайник, в котором мошенники держат деньги. Пригласите свидетелей, и я открою тайник.

Как мог Шерлок Холмс определить местонахождение тайника?

Ответ: Шерлок Холмс постукивал тростью и слушал звуки. Сплошные стены и стены с внутренней полостью — тайником — издают разные звуки; первые — более глухой звук.

Корреспондент.  (Вопросы для класса)

• Кому Российская академия поручила  исследовать причину исчезновения текста и  разработать состав чернил?

II января 1866 г. собрание физико-математического отделения Российской академии наук приняло решение поручить физику-академику Б.С.Якоби исследовать причину исчезновения текста, написанного на бумаге, и предложило разработать для всеобщего употребления состав чернил, который обеспечивал бы долговременную сохранность текста рукописей. Поручение было выполнено. Исследование имело значение и для криминалистики.

• Кто из выдающихся русских ученых, сделавших  много для развития физики и химии, проводил по просьбе органов правопорядка судебные экспертные исследования, отличавшиеся большим разнообразием?

 Фамилия этого ученого Д.И.Менделеев. Он выполнил экспертизу, давшую ответ на вопрос "Возможны ли случаи самовозгорания пряжи и шелка?", провел исследование с целью изыскания мер, предупреждающих совершение подлогов и подделки денежных чеков, разработал способ, исключающий возможность употребления почтовых и гербовых марок после удаления с них штемпеля погашения.

                                                Страница   3.

               Физика и техника – в помощь криминалистике.

                            Приключения инспектора Варнаке.

            Новогодняя елка

— Я должен тщательно обыскать вашу квартиру, так как ваш сосед утверждает, что вчера, в новогоднюю ночь, в то время как он вместе с вашей семьей распевал веселые песенки под вашей елкой, сверкающей разноцветными лампочками, вы проникли в          

его квартиру и похитили у него ряд ценных вещей,— сказал инспектор Варни12.Какой самый главный физический закон скрыт в пословице: “Человек неученый – что топор не точёный”?

Варнаке, обращаясь к господину Майеру.

• Весьма сожалею, господин инспектор, но в этот раз мы встречали Новый год у наших друзей. Правда, я украсил елку и даже повесил на нее гирлянду старых лампочек, но дома нас не было. Впрочем, смотрите сами, моя квартира к вашим услугам. Я сейчас разбужу жену и сына. Они еще спят, ведь мы вернулись домой довольно поздно. Мне кажется, в этом нет никакой необходимости,- сказал инспектор  Варнаке.- Мне ясно, что ваш сосед – лжец. Почему инспектор Варнаке решил, что его обманывают?

 Ответ: в елочной гирлянде одной лампочки нет. Лампочки в гирлянде соединяются последовательно. Поэтому , если в ней не хватает хотя бы одной лампы . то это значит, что елка вообще не зажигалась

                                         Испытание 2.

               На   покинутой даче

С наступлением затяжных осенних дождей семейство Гиммер покинуло дачу и вернулось в свою городскую квартиру. Еще до переезда Гиммер договорился с соседом по даче неким 3., чтобы тот присматривал за его хозяйством. Через несколько дней после Нового года 3. позвонил Гиммеру и взволнованным голосом сообщил, что дача ограблена. Гиммер тотчас же обратился в полицию, и вскоре инспектор Варнаке уже допрашивал 3. Тот рассказал следующее: «Как-то ночью я услышал подозрительный шум. Несмотря на сильный мороз, я сразу поднялся и отправился к даче Гиммера

     Я заглянул в окно, но все стекла замерзли, и я ничего не смог увидеть. Тогда я продышал небольшую дырочку во льду, покрывавшем оконное стекло, и посветил карманным фонариком. В комнате был страшный беспорядок. На следующее утро я позвонил Гиммеру и обо всем рассказал».

• Все ясно,— ледяным голосом заметил инспектор Варнаке.— Попрошу вас следовать за мной.

Почему инспектор Варнаке заподозрил 3. в краже?

 Ответ: оконные стекла, как известно, снаружи не замерзают. Продышать с улицы « глазок» в окне невозможно. Естественно,  что незнание законов физики вызвало подозрение инспектора Варнаке.

 Корреспондент. ( Вопросы для класса)

• На каком судебном процессе фотографирование помогло восторжествовать правосудию?

Не знаете, тогда отвечаю на поставленный вопрос. В 1954 г. в Монпелье (Франция) слушалось уголовное дело по обвинению гражданина Пренья в том, что он вытравил на денежном документе одну сумму и написал вместо нее в несколько раз большую. В ходе судебного рассмотрения понадобилась копия документа. Было принято решение сфотографировать документ. На фотографии четко проявился текст, вытравленный преступником.

• Кто и когда "привлек" в криминалистику ультрафиолетовые лучи?

Ответ: американский физик Р. Вуд в 1906 г. В одной из своих опубликованных работ он показал, что ультрафиолетовые лучи можно применять при фотографировании документов. С их помощью удается безошибочно установить по характеру отраженного свечения разницу в сортах использованной бумаги; в ультрафиолетовых лучах легко видеть тексты, написанные невидимыми "чернилами" — растворами органических веществ.

• Что дает люминесцентный анализ криминалистике?

Ответ: люминесцентный анализ, вошедший в практику благодаря работам советского академика С.И.Вавилова и его научной школы, получил широкое применение и в криминалистике. Вот только один пример: если залитый чернилами документ покрыть люминесцирующим составом, то из-за разной плотности участков листа активированный слой получится неодинаковым. И если этот документ осветить ультрафиолетовым светом, то разные его участки будут светиться по-разному. А это — путь к прочтению закрытого пятном текста.

• Используют ли в криминалистике ,и с какой  целью инфракрасные лучи?

Ответ: да, используют. Фотографирование в инфракрасных лучах стали применять в криминалистике еще в 20-е гг. Оно не требует особо сложного оборудования. Инфракрасные лучи безошибочно устанавливают различие чернил, сортов бумаги и т.п. Их используют для восстановления текстов обуглившихся документов. Эти лучи свободно проходят сквозь слой плесени, грязи, жира, через пятна крови, делая видимым невидимое.

Страница  4

                               Физика в профессии криминалиста

  Корреспондент.

• А знаете ли вы, что существует оптическо - компьютерная система, позволяющая по анализу микрообъектов устанавливать личность человека?

Одна из главных частей такой системы - оптическая, другая - компьютер; они соединены и дают возможность исследовать микрообъекты размером до 5 мкм, например, срезы волоса и устанавливать по ним личность человека, так как срезы неповторимы, подобно отпечаткам пальцев.

• Какой современный метод используют для обнаружения фальшивых банкнот?

Ответ: изотопный. Банкноты делают на бумаге, а ту получают из хлопка. При фотосинтезе в хлопке накапливаются изотопы углерода 12С и ПС, а также нестабильный изотоп 14С, попавший в атмосферу во время ядерных испытаний. По содержанию этих изотопов в хлопковом волокне можно определить, где и когда был выращен хлопок, а также, откуда взята бумага, на которой напечатаны деньги, и "настоящая" ли она; зная происхождение бумаги, легче поймать фальшивомонетчков.

• Как физики обнаружили случаи подделки древнеримских монет?

 Ответ: в 1972 г. на II Международной конференции по применению активационного анализа в криминалистике голландские исследователи сообщили об обнаруженных ими посредством нейтронно-активационного и гамма - активационного анализов подделках античных монет. Суть этих методов состоит в следующем: монету облучают потоком нейтронов или гамма-лучей, а затем изучают спектр фотонного излучения, вызванного распадом возникших изотопов, и получают данные о содержании целого ряда химических элементов, например серебра, золота, меди и др. Результаты анализов позволили установить, что значительная доля коллекционных монет, считавшихся серебряными, на самом деле - подделка: они лишь с поверхности покрыты серебром.

• Знаете ли вы, что физики с помощью нейтронов могут уточнить и обстоятельства смерти исторических личностей?

Вот первый пример. В 1961 и 1962 гг. были опубликованы результаты нейтронно-активационного анализа нескольких волос Наполеона. Исследования проводились в атомном центре Англии — Харуэлле. Облучая волосы потоком быстрых нейтронов, ученые сделали вывод, что в них содержится много мышьяка; значит, французский император умер в результате отравления этим веществом.

         Изучая письма Исаака Ньютона, группа английских и американских исследователей высказала предположение о том, что причина его болезни - отравление ртутью. Сотрудники английского ядерного центра в Олдермасто-не провели нейтронно-активационный анализ волос, принадлежавших Ньютону. (Для исследования на присутствие золота и ртути облучение нейтронами продолжалось 5 дней, а на мышьяк

       Криминалистика – юридическая наука о методах расследования преступлений, собирания и исследования судебных доказательств.

           В последние годы произошли существенные изменения криминалистической техники, благодаря интенсивному освоению и внедрению достижений физики, физической химии, химической физики, аналитической химии, развитию методов этих наук применительно к задачам судебной экспертизы. Этими методами оперируют судебные эксперты всех специальностей: физики, химики, биологи, почерковеды, автотехники, медики и др. После соответствующей криминалистической оценки получаемые результаты образуют мощный источник розыскной и доказательственной информации, способствующей установлению объективной истины в процессе предварительного следствия и последующего судопроизводства. Через изучение химического состава (постоянство или  изменение, сходство или различие) получают фактические данные о расследуемом происшествии и его участниках.

Подводят итоги, награждают Ч.С.А.

 Литература.

  1.Болховитинов В.Н., Колтовой Б.И.,Лаговский И.К. Твое свободное время- М; «Детская литература»,1975.

   2. Елькин В.И. Необычные учебные материалы по физике.- М;« Школа –    Пресс», 2001.

3.Королев Ю.А. Материал для устного журнала « Физика и криминалистика»- М; Журнал «Физика в школе».