Урок "М. Ломоносов - естествоиспытатель"
план-конспект урока по естествознанию по теме

ОГБПОУ «СМОЛЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Бинарный открытый урок.

Дисциплины: ОУД.09 Физика, ОУД.10 Химия.

Тема: «М. Ломоносов - естествоиспытатель»

Продолжительность урока: 45 мин.

Вид урока: Бинарный

Тип урока: Комбинированный с применением современных компьютерных технологий.

Преподаватель: Филипенко Ирина Валерьевна.

Профессия: 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования

Курс: 1

Отделение: очное

Группа: ЭМ 1-17

Технология: личностно-ориентированная, информационная.

Формы организации деятельности студентов: Индивидуальная, коллективная, фронтальная.

Методическая цель:  Показать методику проведения бинарного урока как одной из форм реализации межпредметных связей и интеграции учебных дисциплин.

Цели:

Образовательные:

• Пробудить у  учащихся интерес к изучению физики и химии.
• Создать условия для поиска собственной позиции, для анализа услышанных литературных отрывков и сопоставления их с изученными физическими и химическими явлениями и законами.
• Проверить умение учащихся давать аргументированную оценку.
• Осуществлять межпредметные связи.
• Развивать кругозор учащихся.

Развивающие:

• Формировать у учащихся целостное представление об окружающем мире, о взаимосвязи естественных наук.
• Развивать способность учащихся приводить доводы, доказательства для подтверждения своего мнения, учиться мыслить самостоятельно.
• Способствовать развитию логического мышления, умению выражать речью результаты мыслительной деятельности, учить связному высказыванию, умению делать выводы.
• Способствовать овладению студентами умениями и навыками самостоятельной работы.
• Формировать у студентов умения применять теоретические знания на практике.

Воспитательные:

• Воспитать ответственное отношение к учебному труду, культуре мышления и речи.

Обеспечение урока: компьютер, мультимедиапроектор, компьютерная презентация, компьютерная викторина, карточки с заданиями, лабораторное оборудование, коллекция стекол.

Методы и приемы обучения:

1. методы словесной передачи и слухового восприятия информации (беседа, дискуссия)

2. методы наглядной передачи и зрительного восприятия информации (наблюдение, демонстрация)

3. методы контроля (фронтальный опрос, компьютерная викторина, карточки с заданиями)

4. метод стимулирования и мотивации (сочетание двух учебных дисциплин на одном уроке, создание ситуации взаимопомощи)

Ход урока:

Работы Ломоносова в области химии

Преподаватель:

СЛАЙД 1.

СЛАЙД 2.

СЛАЙД 3.

           Михаил Васильевич Ломоносов считал химию одной из главных областей своего научного творчества. Он начал заниматься химическими исследованиями уже в ранний период своей деятельности, будучи студентом Марбургского университета. Первый научный труд Ломоносова «О превращении твердого тела в жидкое, в зависимости от движения предсуществующей жидкости» написан в 1738 г. Вторая работа «О различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул» была завершена год спустя. Эти работы будущего ученого явились началом изучения мельчайших частичек материи, из которых состоит вся природа. Через два десятилетия они оформились в стройную атомно-молекулярную концепцию, обессмертившую имя ее автора.

           Вернувшись в 1741 г. на родину из Марбурга, Ломоносов приступил к экспериментальным исследованиям в области химии. В июне 1741 (по другим сведениям в январе 1742) он был назначен в академию адъюнктом АН по физическому классу. К сожалению, сохранилось очень мало материалов, характеризующих научную деятельность молодого ученого в 40-х годах. Но в 1751 году М.В. Ломоносов выступил с речью, названной им «Слово о пользе химии». В общих чертах там говорилось о единстве принципов теории и практики, науки и производства. В одной из своих ранних работ, «Элементы математической химии», Ломоносов предложил краткое определение химии.

           Химия - наука об изменениях, происходящих в смешанном теле. Таким образом, в этой формулировке предмета химии Ломоносов впервые представляет её в виде науки, а не искусства.

В этой же работе Ломоносов представил положения атомно-молекулярного учения:

• Все вещества состоят из «корпускул» (молекул);
• Молекулы состоят из «элементов» (атомов);
• Частицы (молекулы и атомы) находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.
• Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из разных атомов.

           Весной 1743 г. Ломоносов написал первый вариант своей известной работы «О действии химических растворителей вообще». Кончался период ее чисто экспериментального развития, когда химики производили с химическими веществами различные операции в большинстве случаев вслепую или на основе туманных представлений, которые оставила в наследство алхимия.

СЛАЙД 4.

 В августе 1745 стал первым русским, избранным на должность профессора (академика) химии.

1744 год, получив необходимые химические препараты, Ломоносов осуществил большую серию экспериментов по растворению металлов в кислотах и солей в воде. Эти опыты подробно изложены в окончательном варианте работы, представленном в Академию наук 7 декабря 1744 г. и прочитанном в Академическом собрании в марте следующего года.

           Ломоносов разделил все процессы растворения на две группы. К одной он отнёс растворение металлов в кислотах, когда в процессе растворения выделяется тепло, а к другой – растворение солей в воде с поглощением тепла. (демонстрационный опыт )

         Сначала Ломоносов растворял тонкую железную проволоку в азотной кислоте разной концентрации, наблюдая через микроскоп ход растворения металла. Ломоносов заметил огромную массу отбрасываемых частиц с бесчисленными пузырьками, непрерывно следовавшими друг за другом. Ломоносов обратил внимание, что при растворении металлов в кислотах наблюдается разогревание, а при растворении солей – охлаждение. Затем он определял количество выделенного при этом газа и его состав. Выделение тепла в реакциях Ломоносов объяснял следующим образом: «Частицы металла разносятся по растворителю, воздействуют трением на частицы последнего и приводят их во вращение и так как вращательное движение есть причина теплоты» .

           Совсем по-другому объяснял Ломоносов растворение солей в воде. «Когда твердые тела делаются жидкими, - писал он, - то частицы их приходят в более быстрое вращательное движение... Вследствие этого частицы соли отделяются от остальной массы и, сцепляясь с водными частицами, вместе с ними начинают двигаться поступательно и разносятся по растворителю». Таким образом, процессы растворения Ломоносов объяснял движением частиц жидкости, приводящим в движение частицы твердого тела.

           Ломоносов правильно подметил тот случай, когда разбавленная водой кислота лучше растворяет металл, чем концентрированная. Известно, например, что многие металлы не растворяются в очень концентрированной серной кислоте, а в разбавленной водой интенсивно растворяются с выделением водорода.

           Следует заметить, что Ломоносов основывал свои умозаключения на собственных опытах по растворению металлов и солей в различных условиях и наблюдал, как уже говорилось, процесс растворения в сильный микроскоп с 360- кратным увеличением. В результате ему удалось описать очень точные и тонкие частные наблюдения и высказать новые взгляды на процесс растворения, основывающиеся на его корпускулярной философии.

           Ломоносов предвосхищает явление гидратации, заключающееся в том, что ионы, на которые распадается в растворе соль, окружаются плотно пристающими к ним молекулами воды. (схема)

В 1745 году Ломоносов пишет работу «О металлическом блеске», чуть позже «О рождении и природе селитры». В последней, учёный высказал взгляды о приложении физических законов к химии.

Одновременно занимается физикой и химией, печатает на латинском языке научные трактаты. В 1748 при Академии возникают Исторический Департамент и Историческое Собрание, в заседаниях которого Ломоносов вскоре начинает вести борьбу с Миллером, обвиняя его в умышленном принижении в научных исследованиях русского народа. В этом же году (1748) для Ломоносова была построена первая в России химическая научно-исследовательская лаборатория.

СЛАЙД 5.

Кроме различных печей, в лаборатории находилось много стеклянных и металлических сосудов для хранения реактивов и проведения экспериментов, а также большое число экспериментальных приборов и измерительных аппаратов. Многие из них были сконструированы самим Ломоносовым. Среди последних назовем изобретенный Ломоносовым специальный прибор для фильтрования под вакуумом, значительно ускоряющий этот процесс.

                В это время Ломоносов увлекается мозаикой.      В лаборатории производилась экспертная оценка различных красок отечественного производства, и эти краски сравнивались с ввозимыми из-за рубежа. Создавались и собственные краски. Известно, что удалось получить краску «наподобие берлинской лазури»; предполагают, что создавались и другие краски. Судя по отчетам, такие же работы велись в лаборатории в течение ряда лет, и в результате удалось найти хорошие красящие вещества не только для прозрачных, но и для непрозрачных цветных стекол — смальт. Их Ломоносов стал изготовлять для мозаик вначале в химической лаборатории. Поиск стойких, не разлагающихся при варке стекла красителей был кропотливым и сложным делом. Набор известных в то время красителей был невелик, многие рецепты содержались мастерами в секрете, по этому Ломоносову пришлось произвести множество опытов, в которых проверялись не только рецептура, но и весь технологический процесс варки цветного стекла. Особенно сложным оказалось раскрытие тщательно охраняемого мастерами секрета варки рубиновых стекол. В результате большой серии опытных варок Ломоносов сумел найти нужную концентрацию золота и способы его введения во фритту (полуготовую стекольную массу) и в 1751 г. сумел создать такое стекло. (коллекция стекол)

СЛАЙД 6.

СЛАЙД 7.

Надо сказать, что большинство физико-химических исследований и сочинений Ломоносова остались незаконченными. Можно предположить, что основной причиной тому была незаурядная разносторонность ученого.

           В заключение подведем некоторый итог сделанному Ломоносовым в химии. За сравнительно короткое время в основанной им химической лаборатории были заложены научные основы русской промышленности по производству цветного стекла. Разработаны приемы и методы аналитических исследований руд и сырья из различных месторождений России. Работы Ломоносова в области физической химии заложили основы развития этой науки в нашей стране.

           И, пожалуй, самое важное в его трудах - это пропаганда химических знаний. Непревзойденным образцом такого рода остается «Слово о пользе химии», прочитанное в Академическом собрании в 1751 г. До сих пор живут сказанные тогда слова: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие... Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются пред очами нашими успехи ея прилежания ».

В конце жизни Ломоносов был избран почетным членом Стокгольмской (1760) и Болонской (1764) Академий наук. Весной 1765 Ломоносов простудился. Умер 15 апреля (по старому стилю - 4 апреля) 1765. Незадолго до смерти его посетила императрица Екатерина. Похоронен на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры в Петербурге.

СЛАЙД 8.

Работы Ломоносова в области физики.

Преподаватель:

СЛАЙД 9.

СЛАЙД 10.

Научная деятельность Ломоносова была чрезвычайно многообразной. Будучи профессором химии, он уделял большое внимание исследованиям по физике, кроме того, занимался астрономией, геологией, географией и другими науками. Ломоносов вел исследования в области истории, писал стихотворения и оды. Ломоносову было присуще стремление исследовать связи между физическими явлениями различной природы.

В истории отечественной и мировой науки М.В. Ломоносов занял особое место, как энциклопедист.

СЛАЙД 11.

26 мая 1761 во время прохождения Венеры по диску Солнца Ломоносов открыл существование у нее атмосферы, впервые правильно истолковав размытие солнечного края при двукратном прохождении Венеры через край диска Солнца.

СЛАЙД 12.

М. В. Ломоносова можно считать первым русским фотометристом.

Им в 1762 г. был разработан проект фотометра для сравнения яркости звёзд.

Идея заключалась в том, чтобы оценивать силу света звезды путём сопоставления её  в выбеленной камере со светом Солнца, прошедшее через малое отверстие, а световое равенство устанавливать на основе одинакового различения деталей, например, текста в книге.

СЛАЙД 13.

В особенности большое значение имеет открытый им закон о сохранении материи, точнее – веса и движения. Обоснование этого закона впервые дано Ломоносовым в письме к Л.Эйлеру. Там он писал: «Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования и т.д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому им двинутому».

В работе «Об отношении количества материи и веса» (1758) и в «Рассуждении о твердости и жидкости тел» (1760) открытый Ломоносовым «всеобщий естественный закон» получил полное обоснование. Обе работы были опубликованы на латинском языке, следовательно, были известны и за пределами России. Но осознать значение сделанного Ломоносовым многие ученые тех лет так и не смогли.

5 июля 1748 г. Ломоносов формулирует «всеобщий закон природы» – закон сохранения материи и движения.

В основе всех его теоретических заключений были законы постоянства материи и движения.

СЛАЙД 14.

Развивая свои представления о корпускулах и элементах, Ломоносов приписывал им следующие свойства: протяженность, тяжесть, определенную форму (шарообразную). Он принимал также, что корпускулы находятся в непрерывном движении.

СЛАЙД 15.

Во всех оптических приборах и устройствах, изобретённых или усовершенствованных Ломоносовым,   используется один и тот же материал – стекло.

В своём стихотворение «Письмо о пользе стекла», написанном Ломоносовым в 1752 году и адресованном  видному государственному деятелю, покровителю просвещения Ивану Ивановичу Шувалову он пишет:

                     Неправо о вещах те думают Шувалов,

                     Которые Стекло чтут ниже Минералов.

                     …………………………………………..

                     Пою перед тобой в восторге похвалу

                     Не камням дорогим, не злату, но Стеклу.

Познакомьтесь с некоторыми оптическими приборами и устройствами, которые изобрел Ломоносов. Сейчас широко используются приборы ночного видения в военной и гражданской технике, в науке.

СЛАЙД 16. СЛАЙД 17. СЛАЙД 18. СЛАЙД 19. СЛАЙД 20. (самостоятельная работа учащихся с текстом)

СЛАЙД 21. (учащийся)

Первые работы Ломоносова по физике и химии посвящены вопросам строения вещества, в них содержалось и его первоначальное представление об атомах и их свойствах. В работах «Элементы математической химии», «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частичных качеств» Ломоносов излагал самые общие представления о строении материи и о «принципах мироздания».

Осенью 1738 г. Ломоносов написал первую студенческую работу по физике – «О превращении твердого тела в жидкое, в зависимости от движения предсуществующей жидкости», которая получила положительную оценку академиков Петербурга. В марте 1739 г. им подготовлена «Физическая диссертация о различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул».

1745, 25 января. Заканчивает диссертацию «О причине теплоты и холода», в которой формулирует молекулярно-кинетическую теорию теплоты. 

Кинетическая теория газов изложена Ломоносовым в 1748 году в работе «Опыт теории упругости воздуха». В этом сочинении Ломоносов разработал кинетическую модель идеального газа. Она в ряде основных черт совпадает с моделью, которая была затем принята в физике. Главное отличие модели Ломоносова от принятой впоследствии заключалось в механизме взаимодействия. Ломоносов не считал молекулы воздуха упругими шариками, как это было принято в кинетической теории газов в XIX в.

Как известно, первоначально применяемый термометр со шкалой Цельсия имел температуру 0 градусов, соответствующей точке кипения воды, и 100 градусов, соответствующей температуре таяния льда. Именно Ломоносов в России поставил их "на свои привычные места".

СЛАЙД 22.

Ломоносов полагал, что как только человек научится предсказывать погоду, то ему больше ничего не останется требовать от бога. Поэтому так много сил он положил на изучение природных явлений. 

В области исследования электрических явлений главная заслуга Ломоносова заключается в разработке теории атмосферного электричества на основании экспериментальных исследований с атмосферным электричеством. Эти исследования он сначала проводил совместно с Рихманом, после смерти которого Ломоносов продолжал начатые исследования, экспериментируя с «громовой машиной», которая представляла собой установленный на крыше дома или дереве железный шест, от которого в комнату проводилась проволока. 

Интересно, что во времена Ломоносова с грозой пытались бороться колокольным звоном, и при этом нередко атмосферным электричеством убивало звонарей. Бессильный бороться с этим обычаем, Ломоносов советовал звонарям хотя бы использовать длинные веревки.  

Ломоносов первым в России начал исследование молнии.

В 1753 году М.В.Ломоносов учредил премию тому, кто объяснит "подлинную электрической силы причину и составит точную ее теорию". Пока эту премию так никто и не получил!

СЛАЙД 23.

В1743г. он приступил к систематическому изучению северных сияний, наблюдавшихся в Петербурге.

СЛАЙД 24.

Заканчивая наш рассказ о М. В. Ломоносове, подведем некоторые итоги его научной деятельности, охарактеризуем его физические воззрения.

Теоретическая химия Ломоносова целиком опиралась на достижения физики. “Физическая химия, — писал он, — есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях... Химия моя физическая”.

Ломоносов разработал приборы для физических исследований химических объектов (для измерения вязкости, для определения показателя преломления, прибор для определения твердости образцов).

М.В. Ломоносов заложил основы физической химии, которая была официально признана лишь через 150 лет.

Новые идеи у Ломоносова не были случайными догадками. Ломоносов был разносторонним и глубоким философом, мечтавшим написать грандиозную корпускулярную философию природы, объясняющую все явления органической и неорганической природы с единой точки зрения.

История М.В. Ломоносова – ярчайший пример беззаветного служения своему народу, неутолимой и разносторонней деятельности для блага Родины.

Великий русский поэт А.С. Пушкин написал о М.В. Ломоносове: «Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятия, Ломоносов обнял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью сей души, наполненной страстей. Историк, механик, химик, минералог, художник, стихотворец – он всё испытал и всё проник».

Перейдем к практической части нашего урока: несколько учащихся работают по карточкам над заданиями по физике и химии, остальные студенты проходят компьютерный тест по материалу урока.

Литература:

1. Перевезенцев С. Михайло Ломоносов. М.: Белый город, 2001.- 47 с.
2. Тарасов Л.В. Физика в природе. Москва: «Просвещение», 1988.- С.142-164.
3. Астафуров В.И. Для славы народа российского. Просвещение, М., 2001.
4. Астафуров В.И. М.В.Ломоносов. Люди науки: Просвещение, М., 1985.
5. Белявский М.Т. Всё испытал и всё проник. Изд. МГУ, 1986.
6. Дик Н.Е. Деятельность и труды М.В.Ломоносова в области географии. Изд. МГУ, 1961.
7. Дик Н.Е. Ломоносовский период в развитии русской географии. Изд. Мысль, М.,1976.
8. Елисеев А.А., Литинецкий И.Б. М.В.Ломоносов первый русский физик. Госуд. Изд. физико-математической лит-ры, М., 1961.
9. Ломоносов М.В. Стихотворения. Сост. Лебедева Е.Н. Сов. Россия, М., 1980.
10. Михайло Ломоносов. Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков. Стихи и проза о нём. Сост. Павлова Г.Е., Орлов А.С. Современник, М., 1989.
11. Михайло Ломоносов. Избранная проза. Сост. Дмитриева В.А. Сов. Россия, М., 1980.
12. Осокин В. Российскою землёй рождённый. Изд. ЦК ВЛКСМ, Молодая гвардия, 1971.
13. Равич Н. Повесть о великом поморе. Сов. писатель, М., 1955.
14. Чудинов И.А. Богатырь науки и искусства. МИУ, Арх-ск, 2001.

Интернет-ресурсы:

http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080317124002.htm

http://saturn.jpl.nasa.gov/

http://saturn.jpl.nasa.gov/news/newsreleases/

www.visitnorway.com/ru/.../Let-there-be-northern-lights/

Карточка №1

1. Определить молярную массу аргона (Ar), серной кислоты (H2SO4).
2. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4 кг?

Карточка №2

1. Определить молярную массу азота (N2), соляной кислоты (HCl).
2. Зная постоянную Авогадро (Na = 6*1023 моль-1), найти массу молекулы кислорода.

Карточка №3

1. Определить молярную массу озона (О3), метана (CH4).
2. Какова масса 50 моль углекислого газа?

Карточка №4

1. Определить молярную массу аргона (Ar), оксида алюминия (Al2O3).
2. Зная постоянную Авогадро (Na = 6*1023 моль-1), найти массу молекулы водорода.

                                                               ВИКТОРИНА

1.В какую страну отправили Ломоносова овладевать знаниями по философии, физике, химии, горному делу?

- во Францию

- в Англию

            - в Германию

2. Чему обучался Ломоносов в Марбургском университете?

            - естественным и гуманитарным наукам

            - морскому делу
           - мозаичному искусству

3. Чем, считал исследователь, можно отвратить электрическую грозовую силу?

            -  Громоотводом.

            - молитвой

            - колоколом

4. О ком он писал: «В средине всех Планет он Солнце положил, Сугубое Земли движение открыл» и «презритель зависти и варварству соперник»?

            - о Галилее

            -  о Копернике

            - о Ньютоне

5. Какой из Московских университетов носит имя Ломоносова?

            - МГУ

            - РГГУ

            - РУДН

6. Какая характеристика Ломоносова как ученого наиболее точно отражает его научную деятельность?

            - Физик-ядерщик

            - Методолог науки

            - Ученый-энциклопедист

7. Во время проведения какого опыта погиб коллега Ломоносова?

            - Исследования взрывчатых свойств газов

            - Исследования природы электричества  

            - Опыта по переплавке металлов  

8. Наблюдая за какой планетой, Ломоносов сделал открытие мирового значения?

            - Венерой 

            - Марсом 

            - Юпитером

9. В какой области наук стал профессором Ломоносов в 1745 году?

            - Математики

            - Физики 

            - Химии  

10. Что, по словам Ломоносова, «затем изучать следует, что она ум в порядок приводит»?

            - историю

            - логику 

            - математику

11. Какой оптический прибор, изобретённый Ломоносовым, носит его имя?

         - Ночезрительная труба  

         - Солнечная печь  

         - Телескоп с подвижными зеркалами  

12. В какой научной области Ломоносов не сделал открытий?

         - Биологии 

         - Оптике 

         - Химии

13. Для чего была обустроена первая лаборатория Ломоносова?

         - Анатомических исследований  

         - Астрономических наблюдений  

         - Химических опытов  

14. «… есть то, из чего состоит тело и от чего зависит его сущность». 
О чём писал Ломоносов?

         - Материя 

         - Энергия

         - Эфир

15. Какое древнее искусство Ломоносов возродил благодаря своим занятиям химией?

         - Витражи 

         - Мозаику 

         - Фрески

16. Когда была построена первая в России химическая лаборатория?

          - В 1748 году  

          - В 1750 году  

          - В 1751 году  

17. Развитие какого химического производства связано с именем М.В. Ломоносова?

          - Производство лекарств  

          - Производство стекла  

          - Производство удобрений  

18. Какой теорией пользовался Ломоносов для объяснения тепловых явлений?

          - Молекулярно-кинетической теорией  

          - Теорией теплорода  

          - Электромагнитной теорией