Конкурс знатоков физики, химии, биологии и математики.
презентация к уроку по физике (10 класс) на тему

Слайд 1

Перекрестки физики, химии, биологии и математики. межпредметная игра-конкурс для десятиклассников Учитель физики МОУ «СОШ№8 г. Саратова» Иванова Т.П.

Слайд 2

«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые ». Д. Хевеши

Слайд 3

«Какие законы природы ты считаешь самыми главными?» Этот вопрос был задан ученикам на разных уроках. Ответы тоже были разные. На уроках физики На уроках биологи На уроках химии На уроках математики Закон всемирного тяготения 48% Законы Менделя 50% Периодический закон Д.И. Менделеева 72% Теорема Пифагора 43% Законы Ньютона 32% Закон Вернадского 24% Закон Авогадро 8% Закон золотого сечения 26% Закон Ома-11% Закон Миллера 12% Закон Дальтона 6% Свойства пропорции 21% Другие законы(закон Кулона, закон Гука, закон сохранения энергии)-9% Другие законы( закон сохранения массы) 14% Другие законы (закон постоянства состава…) 14% Другие законы (правила действий с дробями…)10%

Слайд 4

Цель работы: С интезировать знания, получаемые при изучении разных школьных дисциплин, способствовать формированию целостного представления о явлениях природы и действии её основных законов . Выбирайте вопрос по разным темам молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Каждый из них оценен по степени сложности количеством баллов. Получайте ответы с точки зрения биологии, химии и математики.

Слайд 5

МКТ 5 7 7 4 7 6 8 Газовые законы 10 6 5 4 Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы 3 3 9 5 8 5 8 Термодинамика 10 9 9 8 5

Слайд 6

Все жизненные процессы в клетке происходят в растворах. Почему же природа выбрала именно жидкое состояние вещества для осуществления биохимических реакций?

Слайд 7

Не жидкое реагирует не так, как это необходимо для подержания процессов. Твердофазные реакции протекают в тысячи и миллионы раз медленнее, чем жидкофазные. Скорость реакций в газовой фазе по сравнению с жидкой так же меньше. Различие скоростей протекания реакций в различных фазах можно объяснить, если учесть расположение и характер движения молекул.

Слайд 8

Если взять стеклянную трубку длинной 60 см и диаметром 1 см и закрыть один конец ватой смоченной раствором соляной кислоты, а другой конец ватой, смоченной раствором аммиака, появляется белое кольцо. Как объяснить его появление именно вблизи ватки с соленой кислотой с точки зрения МКТ?

Слайд 9

Скорость молекул аммиака больше, чем хлороводорода, так как массы их молекул различны. Поэтому, реакция протекает вблизи ватки, смоченной соляной кислотой.

Слайд 10

Какие физико-химические свойства воды, спирта и эфира являются причиной их различной температуры кристаллизации ? Температуры кристаллизации: Вода=0°С, Спирт =-114°С, Эфир = -123°С.

Слайд 11

Причиной их различной температуры кристаллизации является наличие ассоциатов молекул воды, образуемых полярными молекулами. Каждая молекула воды может образовывать 4 водородных «мостика» с соседними молекулами, молекула спирта - только 2, а молекула эфира - ни одного. Число мостиков определяется числом атомов Н, непосредственно связанных с атомом О. В воде их-2, в спирте-1, в эфире – ни одного. Следовательно, чем больше ассоциатов, тем выше температура кристаллизации.

Слайд 12

Как известно из химии алмаз и графит состоят из атомов углерода. Почему алмаз имеет большую прочность, чем графит?

Слайд 13

Кристаллическая решетка алмаза обладает более высокой симметрией по сравнению с кристаллической решеткой графита. В кристалле графита в некоторых направлениях расстояния между атомами заметно превышают расстояния между атомами в кристалле алмаза .

Слайд 14

Почему все живые организмы дышат кислородом, хотя в состав воздуха входит значительно больше азота?

Слайд 15

Кислород - хороший окислитель. Он легко отдает электроны. Азот тоже способен отдавать электроны и взаимодействовать с другими веществами, как окислитель. Но в молекуле кислорода два атома связаны двойной химической связью О=О, а в молекуле азота – тройной NN ; разорвать тройную связь труднее, на это надо затратить больше энергии , чем для разрыва двойной химической связи в молекуле кислорода . Поэтому кислород легче, быстрее вступает в реакции окисления.

Слайд 16

Классификация кристаллических решеток производится по признаку химической связи и по признаку геометрической формы. Чем отличаются физические свойства веществ с ионной решеткой от физических свойств веществ с атомной решеткой и веществ с молекулярной решеткой от веществ с металлической решеткой?

Слайд 17

Ионной называется решетка в узлах которой расположены ионы, соединенные между собой ионной связью. Связи между ионами в кристалле очень прочные и устойчивые. Поэтому вещества с ионной решёткой обладают высокой твёрдостью и прочностью, тугоплавки и нелетучи . ИКР имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов, например поваренная соль и гидроксид калия. Атомной называется решетка, в узлах которой расположены атомы, соединенные между собой ковалентными связями. Поэтому вещества с атомной кристаллической решеткой имеют высокие температуры плавления, обладают повышенной твёрдостью . АКР имеют бор, кремний, германий, кварц, алмаз.

Слайд 18

Молекулярными называют кристаллические решётки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в них ковалентные, как полярные, так и неполярные. Связи в молекулах прочные, но между молекулами связи не прочные. Вещества с МКР имеют малую твёрдость, плавятся при низкой температуре, летучие, при обычных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии. МКР имеют вода, кислород, йод, сера. Металлическими называют решётки, в узлах которых находятся атомы и ионы металла. Для металлов характерны физические свойства: пластичность, ковкость, металлический блеск, высокая электро - и теплопроводность . Металическую решетку имеют медь, калий, цинк, железо.

Слайд 19

Почему молоко, подвергнутое высокому давлению, долго не скисает?

Слайд 20

Некоторые виды бактерий преспокойно выдерживают давления в тысячи атмосфер, но гибнут при давлении в 7 тыс.атм : вода в их клетках превращается в одну из полиморфных модификаций льда и разрывает их. Это явление навело на мысль о возможности консервировать продукты, подвергая их высокому давлению. Опыты показали, что, действительно, молоко, подвергнутое высокому давлению, долго не скисает, так как в нем уже нет живых бактерий молочнокислого брожения. Давление убивает также ряд болезнетворных бактерий и вирусов.

Слайд 21

Известно, что при дыхании кровь обогащается кислородом из воздуха, а освобождается от углекислого газа. Чем объясняется избирательность газообмена, ведь в атмосфере, а значит и в воздухе, который содержит легкие человека 23.% О » и 0,03% СО 2 , то есть почему именно О 2 поступает из легких в кровь, а СО 2 из крови в легкие?

Слайд 22

В легочные пузырьки- альвеолы- поступает атмосферный воздух с давлением кислорода в 152-159 мм.рт.ст .; в альвеолах его давление резко падает – до 100-110 мм.рт.ст ., так как он путем диффузии через тончайшие проницаемые стенки капилляров и легочных пузырьков проникает в движущуюся по капиллярам венозную кровь, где его давление еще ниже. В крови кислород сразу соединяется с гемоглобином, поэтому его концентрация и давление не возрастают. Концентрация же углекислого газа в венозной крови, поступающей в капилляры легочных пузырьков, очень высока. Вследствие диффузии он выделяется в альвеолярный воздух. Давление углекислого газа в альвеолярном воздухе выше(40мм.рт.ст.), чем в атмосферном, поэтому он выделяется из организма.

Слайд 23

Известно, что насыщение крови газом происходит благодаря явлению диффузии. Масса газа, растворяющегося в крови, прямо пропорциональна парциальному давлению газа над ней. Как с этим явлением связана кессонная болезнь водолазов, работающих на большой глубине?

Слайд 24

При снижении давления газа над поверхностью жидкости растворенный в ней газ выделяется в форме пузырьков. Это явление лежит в основе кессонной болезни, которой страдают водолазы. В результате резкого снижения давления при возвращении водолаза на поверхность воды азот выделяется из крови в виде пузырьков, которые могут попасть в кровеносный сосуд небольшого диаметра, а это грозит закупоркой сосудов. При подводных работах, для предотвращения или уменьшения декомпрессионного эффекта, применяются :

Слайд 25

десатурация (процесс вывода азота из крови человека) в декомпрессионных камерах — постепенное снижение давления до атмосферного, позволяя опасному количеству азота покинуть кровь и ткани. методики подъёма с глубины, снижающие или устраняющие декомпрессионный эффект (с последующей декомпрессией): постепенный подъём, с остановками, обеспечивающими снижение уровня азота в крови; подъём в герметичной капсуле (или батискафе ). использование для декомпрессии газовых смесей с высоким процентным содержанием кислорода ( нитроксов ).

Слайд 26

Если ввести через нос трубку с манометром, можно измерить давление воздуха в легких. При каждом вздохе давление в легких становится ниже атмосферного на 2 мм.рт.ст при каждом выдохе давление в легких становится выше атмосферного на 3-4 мм.рт.ст . Почему?

Слайд 27

В плевральной щели давление измеряют путем прокола грудной клетки полой иглой, соединенной с манометром. В плевральной щели находится плевральная жидкость. Ее давление ниже атмосферного: во время спокойного вздоха- на 99 мм.рт.ст ., во время спокойного выдоха- на 6 мм.рт.ст . Отрицательное давление в плевральной щели способствует растяжению легочной плевры и увеличению объема легких при выдохе. При нарушении герметичности грудной полости давление на стенки легких снаружи и изнутри выравнивается, поэтому они уже не могут растягиваться и сжиматься вслед за стенками грудной полости.

Слайд 28

Почему после вдоха всегда следует выдох, а после выдоха вдох?

Слайд 29

При вдохе объем грудной полости увеличивается. Это происходит благодаря одновременному сокращению межреберных дыхательных мышц, которые приподнимают ребра и диафрагму, которая становится менее выпуклой и поэтому увеличивается объем грудной полости в вертикальном направлении. Легкие также расширяются, их стенки пассивно следуют за стенками грудной полости. При увеличении объема данной массы газа происходит уменьшение его плотности и давления. Воздух в легких становится разреженным, а в атмосфере остается более плотным и с более высоким давлением, поэтому он поступает из атмосферы в легкие. При выдохе происходит уменьшение объема грудной полости, сжатие легких и воздуха в них. При сжатии газа значительно возрастает его плотность и давление. Оно становиться больше атмосферного, и воздух выходит в атмосферу.

Слайд 30

Во время учебных военных тренировок на полигоне замечено, что в сырую погоду дым от разрыва снарядов и дымовых гранат стелется над поверхностью земли. Почему?

Слайд 31

Частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конденсации водяных паров и, покрываясь слоем воды, становятся более тяжелым.

Слайд 32

Промышленные центры, расположенные в зоне влажного климата, сильно загрязняют атмосферу. Почему?

Слайд 33

Пылинки промышленных отходов, частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конденсации водяных паров, в результате чего масса таких частиц увеличивается, а скорость их диффузии уменьшается. Поэтому пылинки создают вокруг промышленного центра дымовые облака.

Слайд 34

Можно ли на куске льда пожарить яичницу?

Слайд 35

Вода замерзает при 0ºС. Если лед сжимать, то при 30 тыс. атм. образуется форма льда VІІ, который плавится при +190ºС. Значит, на таком куске льда можно было бы жарить яичницу, если бы лед VІІ сохранил свои свойства и при снижении давления.

Слайд 36

Почему капля воды, попав на раскаленную сковороду, начинает прыгать?

Слайд 37

Капля жидкости через место ее касания с раскаленной сковородой нагревается, достигая температуры кипения, начинает интенсивно испаряться, выбрасывая струйки пара, которые движутся в одном направлении, а сама капля, по закону сохранения импульса движения, движется в другом направлении. В результате капли подпрыгивают.

Слайд 38

Громадная часть поверхности Земли покрыта водной оболочкой. Почему, несмотря на это, атмосфера не насыщена водяными парами?

Слайд 39

Первопричиной ненасыщенности водяного пара у поверхности является тот факт, что скорость падения температуры с высотой превышает критическое значение. Это приводит к конденсации водяного пара, включает циркуляцию и перемешивание нижних влажных атмосферных слоев с верхними сухими, что и приводит к понижению относительной влажности у поверхности. Следовательно, именно конденсация водяного пара и существование дождя приводят к ненасыщенности водяного пара у земной поверхности.

Слайд 40

Почему облака осенью бывают ниже, чем летом?

Слайд 41

Летом температура воздуха выше это заставляет водяной пар подниматься в более высокие слои атмосферы, а осенью из-за недостатка тепла капли воды конденсируются на более низкой высоте.

Слайд 42

Почему, когда подбрасывают воду на горячие камни печи, в парной становится суше? Почему надо бросать именно кипяток, а не холодную воду?

Слайд 43

Когда небольшое количество воды бросают в печку, она разбрызгивается в маленькие капельки. Попадая на камни, разогретые до температуры в сотни градусов, капельки мгновенно испаряются, превращаясь в пар, температура которого сравнима с температурой самих камней. Раскаленный пар вырывается из печки, общая температура в парной повышается. Более высокой температуре соответствует более высокая плотность насыщенного пара, и, значит, даже с учетом увеличения абсолютной влажности, относительная влажность может уменьшаться. Это и происходит на самом деле. Нельзя бросать холодную воду, ведь у камня низкая теплопроводность, поэтому даже маленькая капля , пока будет нагреваться до 100 ºС , успеет несколько охладить ту часть камня, с которой соприкасается ,а значит, и температура образующегося пара упадет.

Слайд 44

Открытие 1 закона термодинамики предварили исследования связанные с именами известных ученых: физика, математика и химика, проделавших простой опыт с газом. Первым точно сформулировал один из величайших законов термодинамики врач. О каком опыте идет речь? Назовите ученых, проделавших этот опыт. К какому выводу пришел врач?

Слайд 45

Речь идет об опыте Гей-Люссака, который он проделал в 1807 году в присутствии физика и математика Лапласа и химика Бертолле. Давно было известно, что сжатый газ, расширяясь, охлаждается. Гей-Люссак заставил газ расширяться в пустоту - в сосуд, воздух из которого был предварительно откачан. К его удивлению, никакого понижения температуры не произошло, температура газа не изменилась. Исследователь не мог объяснить результат: почему один и тот же газ, одинаково сжатый, расширяясь, охлаждается, если его выпускать прямо наружу в атмосферу, и не охлаждается, если его выпускать в пустой сосуд, где давление равно нулю?

Слайд 46

Объяснить опыт удалось немецкому врачу Роберту Майеру. У Майера возникла мысль, что работа и теплота могут превращаться одна в другую. Эта замечательная идея сразу дала возможность Майеру сделать ясным загадочный результат в опыте Гей-Люссака: если теплота и работа взаимно превращаются, то при расширении газа в пустоту, когда он не совершает никакой работы, так как нет никакой силы (давления), противодействующей увеличению его объема, газ и не должен охлаждаться. Если же при расширении газа ему приходится совершать работу против внешнего давления, его температура должна понижаться.

Слайд 47

Почти полвека назад советскими учеными было сначала предсказано, а потом открыто существование экологически чистого сырья для энергетики. Огромные запасы его имеются в Черном и Охотском морях. Ориентировочно, его запасов в прибрежных зонах США и Канады хватит на несколько столетий. О каком веществе идет речь? В каком агрегатном состоянии оно находиться?

Слайд 48

Сибирские геологи и геофизики доказали, что из скоплений обычного газа в результате похолодания климата и пластовых температур могут образовываться газогидратные залежи - твердый газ. И внешне, и по физическим свойствам гидраты напоминают лед. Элементарная ячейка их решетки представляют собой ажурный каркас, как правило, из 6 молекул воды, а внутри него находиться сильно сжатая молекула газа. Так в кубометре гидрата может быть до 200м 3 газа - наиболее экологически чистого сырья для энергетики, залегающего в осадке морского и океанического дна.

Слайд 49

Из курса химии известны экзотермические и эндотермические реакции. Рассчитайте изменение внутренней энергии системы, которая представляет собой горящий в кислороде метан. Реакция происходит при нормальном атмосферном давлении, при температуре 20°C и сопровождается выделением 892 кДж тепла. За счет чего расширяется выделяющийся углекислый газ? Предполагается, что в реакцию вступает 1 моль метана.

Слайд 50

Запишем уравнение реакции: СН 2 +2О 2 =СО 2 ↑+2Н 2 О. Термодинамическую систему можно представить в виде рисунка. 1-й закон термодинамики применительно к этой реакции запишется так: ∆ U =- Q - A , A = pT = RT (при m = µ); А-работа расширения СО 2 ; RT =8.31 Дж/моль К •293К=2,43кДж; -∆ U = 2,43 +892=894,43кДж. Изменение внутренней энергии равно 894,43кДж. Расширяется СО 2 за счет убыли внутренней энергии системы. ∆ U- ? a Q

Слайд 51

Перед вами черный ящик. В этом ящике имеются физический прибор, работа которого основана на плохой теплопроводности воздуха, и животное любящие капусту, морковь, кукурузные хлопья. Какое отношение имеют данный прибор и животное к основному закону естествознания?

Слайд 52

Справедливость 1закона термодинамики для биологии была доказана в 1780 году Лавуазье и Лапласом с помощью следующего опыта. В калориметр поместили морскую свинку и измеряли количество выделенной теплоты и углекислого газа. Затем определяли количество теплоты, выделенное при прямом сжигании исходных продуктов питания. В обоих случаях получались очень близкие значения.

Слайд 53

В архивах пожарной части г. Бенд (США) храниться запись о пожаре, который был вызван снегом. Возможно ли такое явление?

Слайд 54

Снег действительно может быть причиной пожара. В данном случае у стен дома были ямы с негашеной известью. Под действием воды, которая образовалась из снега, началась экзотермическая реакция образования гашеной извести. При этом выделилось такое большое количество теплоты, что начался пожар.

Слайд 55

Сведение множества к единому – Вот первооснова красоты. Пифагор

Слайд 56

Список литературы. Ильченко В.Р.Перекрестки физики, химии и биологии. Москва «Просвещение» 1986. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. . Москва «Просвещение» 1988. Ю.И. Дик, И.К. Турышев и др. Межпредметные связи курса физики в средней школе. Москва «Просвещение» 1987 Иванова Т.П. Межпредметные уроки физики, химии, биологии. Урок физики. Издательство Саратовского государственного университета.1991