Разработка предпрофильного курса "Физика и сельскохозяйственная метеорология"

347740 Ростовская область г.Зерноград, ул.Советская 21

тел/факс 8(86359)42-2-87 ,

e-mail: [email protected]

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей г.Зернограда

Предпрофильный курс

Физика и сельскохозяйственная

метеорология

Разработала:

Шивчкова Анжела Владимировна,

учитель физики МБОУ лицей, г. Зернограда

I квалификационная категория

2014 г.

г. Зерноград

ФИЗИКА И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ

Введение

С ходом технического прогресса зависимость сельского хозяйства от капризов погоды уменьшается. Однако необходимость тщательного учета особенностей климата и погоды, сложившихся и ожидаемых агрометеорологических условий, а также информации о них не только снижается, но все более возрастает.

Зерноград является важным центром сельскохозяйственной науки на Дону. В городе успешно функционируют крупный учебный институт, два научно – исследовательских института республиканского значения, филиал Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса, одна из старейших на Дону государственная сельскохозяйственная опытно – селекционная станция, Северо – Кавказская машино – испытательная станция.

Зерноград – город студентов. Азово – Черноморская государственная агроинженерная академия – один из старейших сельскохозяйственных вузов. Для народного хозяйства в составе пяти факультетов готовит инженеров по семи специальностям, в том числе и управлением аграрным производством.

Создания в образовательном процессе курсов профильной и педпрофильной подготовки через организацию курсов по выбору способствует самоопределению учащихся в отношении своей будущей профессиональной деятельности.

Курс разработан для учащихся 9–х классов, когда ученик стоит перед необходимостью осуществления ответственного выбора дальнейшего профиля и определяется в отношении своей будущей профессиональной деятельности.

Курс построен так, чтобы способствовать саморазвитию учащихся, активизирует творческое мышление, развивает инициативу, интуицию, работоспособность, умение давать анализ своей деятельности, оценивать свои достижения. Курс интегрирует физику с агрометеорологией, географией, биологией, почвоведением и многими отраслями сельскохозяйственных и биологических наук.

Основной целью данного курса является активизация познавательной деятельности ученика, раскрытие всех его способностей, создание мотивации для осознанного выбора будущего профиля обучения.

Курс направлен на достижение следующих дидактических целей:

- формирование умения осуществлять сбор, переработку и представление информации по заданной теме, используя различные источники;

- формирование взгляда на сельскохозяйственную метеорологию, подчиняющуюся физическим законам;

- расширение и углубление представлений о физических методах исследования в области агрометеорологии;

- овладение приемами анализа агрометеорологических исследований;

- развитие логического мышления, познавательного интереса, интеллекта и творческих способностей;

- воспитание интереса к предмету; уважение к труженикам сельского хозяйства, политехническое воспитание;

- выработка навыков работы в группах и индивидуально при выполнении исследовательских работ и лабораторно – практических заданий.

Методы и задачи

- научить учащихся пользоваться приборами и с их помощью проводить измерения;

- научить применять законы физики в развитии с/х

Пояснительная записка

Пред профильный курс для учащихся 9 классов посвящен исследованию влияния климата и погоды на продуктивность сельского хозяйства.

Курс основан на применении знаний учащихся по темам:

• Атмосферное давление;

• Влажность;

• Теплопередача;

• Солнечная энергия.

Программа курса рассчитана на 17 часов. Основной целью данного курса является создание ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора будущего профильного обучения в сельскохозяйственных вузах и техникумах.

Дидактические цели курса:

• создать условия для формирования взгляда на сельскохозяйственную методологию подчиняющуюся физическим законам;

• создать условия для овладения приемами анализа агрометеорологическим исследованиям;

• развивать логическое мышление, познавательный интерес, интеллект и творческие способности в процессе выполнения экспериментальных исследований, навыки работы с приборами, способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике с учетом собственных интересов;

• воспитывать убежденность в изучении агрометеорологии, направленную на использование благоприятных факторов погоды и климата в сельскохозяйственном производстве;

• выработать навыки работы в группе и индивидуально при выполнении исследовательских работ и лабораторно практических заданий.

Методические задачи:

• научить учащихся пользоваться приборами и с их помощью проводит измерения;

• помочь учащимся найти практическое применение полученных знаний в области земледелия;

• создать условия для определения готовности учащихся к изучению физики в области сельскохозяйственного производства;

• научить использовать полученные знания в познавательной и исследовательской деятельности;

• научить использовать физические методы в изучении сельскохозяйственной метеорологии.

Курс рассчитан на развитие у учащихся следующих навыков

Познавательной деятельности:

• проводить наблюдения, эксперимент, осуществлять измерение физических величин – давление, температуру, влажность;

• определять значимость объекта познания, осуществлять поисковую деятельность, выделять важные вопросы ;

• самостоятельно организовывать свою познавательную деятельность, творчески выполнять учебные и практические занятия;

Информационно – коммуникативной деятельности:

• Осуществлять сбор информации, перерабатывать и

• представлять материал по заданной теме, используя различные

источники;

• Передавать содержание информации, владеть терминологией, переводить информацию из одной знаковой системы в другую в соответствии с коммуникативной ситуацией;

• Использовать мультимедийные ресурсы и компьютерные технологии для обработки, систематизации и передачи информации, создавать презентации результатов познавательной и практической деятельности;

• Принимать участие в дискуссии, в соответствии с этическими нормами поведения;

Рефлексивной деятельности:

• Оценивать свою деятельность, предвидеть ожидаемый результат, анализировать свои действия, учитывать мнение окружающих при определении собственной позиции;

• Осуществлять осознанный выбор будущего профиля обучения

Курс рассчитан на 17 часов из расчета 1 час в неделю.

Этапы реализации программы:

• Организационный этап. Знакомство с курсом. Формирование групп. Экскурсия в ВНИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко

• Этап реализации.

• Этап защиты и представления работ.

Ожидаемые результаты:

• Объективная самооценка учащихся, проявляющаяся в выборе ими естественно – научного профиля;

• Приобретение и развитие навыков самостоятельной работы с различными источниками информации;

• Формирование навыков решения задач в группе. Активное участие в дискуссии, умение строить логическую цепь рассуждения;

• Осознание учащимися связи между различными областями наук.

Программа курса

1. Вводное занятие (1 ч.)

Знакомство с курсом. Экскурсия в Всероссийский научно - исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко

1. Земная атмосфера как среда с/х производства. (2 ч.)

1) Состав приземного слоя атмосферы и почвенного воздуха. Загрязнение атмосферного воздуха и меры борьбы с ним. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления с высотой.

2) Лабораторно – практическое занятие.

Ознакомление с устройством приборов для измерения атмосферного давления.

а ) ртутный чашечный барометр б) барометр – анероид в) барограф

Определить цену деления прибора и измерить атмосферного давления в мм. рт. ст. и Па

1. Лучистая энергия (2 ч.)

1) Солнце – источник энергии природных ресурсов. Солнечная радиация и радиационный баланс. Радиационный режим посевов и теплиц. Пути более полного использования солнечной радиации в с/х.

2) Лабораторно – практическое занятие.

Ознакомиться с устройством приборов для измерения солнечной радиации.

а) актинометр б) пиранометр в) альбедометр

Рассчитать приход прямой радиации.

1. Температура почвы и воздуха. (2 ч.)

1) Значение температурного режима среды для жизнедеятельности с/х растений и животных. Теплофизические характеристики почвы. Влияние растительного и снежного покрова на температуру почвы. Методы воздействия на температурный режим почвы для целей с/х. Процессы нагревания и охлаждения воздуха. Изменение температуры воздуха с высотой. Значение температуры воздуха для сельскохозяйственного производства.

2) Лабораторно – практическое занятие.

Измерение температуры поверхности и пахотного слоя почвы.

Измерение глубины промерзания почвы.

Провести наблюдения за температурой воздуха среди растений по срочному, максимальному и минимальному термометрам, установленным горизонтально в защитах Кудряшова на h=20 и 50 см и над посевом.

1. Вода в атмосфере и почве. (6 ч.)

1. Влажность воздуха. Характеристики содержания водяного пара в атмосфере. Изменение характеристик влажности воздуха с высотой. Влажность воздуха в растительном покрове. Значение влажности воздуха для с/х производства.

2. Лабораторно – практическое занятие.

Ознакомиться с устройством приборов для влажности воздуха.

а) психрометр станционный б) психрометр аспирационный в) гигрометр г) гигрограф

Провести определение влажности воздуха по приборам, используя «Психрометрические таблицы» и переводный график гигрометра.

3) Испарение и испаряемость. Испарение с поверхности воды, почвы и растений. Методы определения испарения и испаряемости. Методы регулирования испарения с с/х полей. Конденсация и сублимация водяного пара.

4) Осадки. Виды и типы осадков. Методы измерения осадков. Значение осадков для сельского хозяйства. Активное воздействие на облака. Снежный покров.

5) Лабораторно – практическое занятие.

Определить высоту и плотность снежного покрова при помощи снегомерной рейки и весового снегомера. Рассчитать запасы воды в снеге.

6) Почвенная влага и методы ее определения. Продуктивная влага. Водный баланс поля. Мероприятия по регулированию водного режима почвы.

1. Ветер. (2 ч.)

1) Причины возникновения ветра. Методы измерения скорости и направления ветра. Значение ветра в сельском хозяйстве.

2) Лабораторно – практическое занятие.

Ознакомиться с устройством флюгера, ручного анемометра и др. ветроизмерительных приборов.

Определить направление и скорость ветра по флюгера и другим приборам.

Определить среднюю скорость ветра на 100 с. Ручным анемометр на высотах 50 и 200 см над поверхностью Земли.

1. Защита проектов по теме «Метеорологические явления, неблагоприятные для сельского хозяйства». (2 ч.)

Засухи и суховеи. Ветровая эрозия почв. Град и причины его возникновения. Сильные ливневые дожди. Заморозки. Влияние заморозков на с/х культуры. Меры борьбы с опасными явлениями.

Поурочно - тематическое планирование

№ п/п	Содержание программы	Количество часов
1	Вводное занятие. Экскурсия	1
2	Земная атмосфера как среда с/х производства	2
2.1	Состав приземного слоя атмосферы и почвенного воздуха. Загрязнение атмосферного воздуха и меры борьбы с ним. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления с высотой
2.2	Лабораторно – практическое занятие : Определить цену деления прибора и измерить атмосферного давления в мм. рт. ст. и Па
3	Лучистая энергия	2
3.1	Солнце – источник энергии природных ресурсов. Солнечная радиация и радиационный баланс. Радиационный режим посевов и теплиц. Пути более полного использования солнечной радиации в сельском хозяйстве
3.2	Лабораторно – практическое занятие : Рассчитать приход прямой радиации
4	Температура почвы и воздуха	2
4.1	Значение температурного режима среды для жизнедеятельности с/х растений и животных. Теплофизические характеристики почвы. Влияние растительного и снежного покрова на температуру почвы. Методы воздействия на температурный режим почвы для целей с/х. Процессы нагревания и охлаждения воздуха. Изменение температуры воздуха с высотой. Значение температуры воздуха для сельскохозяйственного производства.
4.2	Лабораторно – практическое занятие: - Измерение температуры поверхности и пахотного слоя почвы. - Измерение глубины промерзания почвы. - Провести наблюдения за температурой воздуха среди растений по срочному, максимальному и минимальному термометрам, установленным горизонтально в защитах Кудряшова на h=20 и 50 см и над посевом.
5	Вода в атмосфере и почве	6
5.1	Влажность воздуха. Характеристики содержания водяного пара в атмосфере. Изменение характеристик влажности воздуха с высотой. Влажность воздуха в растительном покрове. Значение влажности воздуха для с/х производства
5.2	Лабораторно – практическое занятие: Провести определение влажности воздуха по приборам, используя «Психрометрические таблицы» и переводный график гигрометра
5.3	Испарение и испаряемость. Испарение с поверхности воды, почвы и растений. Методы определения испарения и испаряемости. Методы регулирования испарения с с/х полей. Конденсация и сублимация водяного пара
5.4	Осадки. Виды и типы осадков. Методы измерения осадков. Значение осадков для сельского хозяйства. Активное воздействие на облака. Снежный покров
5.5	Лабораторно – практическое занятие: Определить высоту и плотность снежного покрова при помощи снегомерной рейки и весового снегомера. Рассчитать запасы воды в снеге
5.6	Почвенная влага и методы ее определения. Продуктивная влага. Водный баланс поля. Мероприятия по регулированию водного режима почвы
6	Ветер	2
6.1	Причины возникновения ветра. Методы измерения скорости и направления ветра. Значение ветра в сельском хозяйстве
6.2	Лабораторно – практическое занятие: -Ознакомиться с устройством флюгера, ручного анемометра и др. ветроизмерительных приборов -Определить направление и скорость ветра по флюгера и другим приборам -Определить среднюю скорость ветра на 100 с. Ручным анемометр на высотах 50 и 200 см над поверхностью Земли
7	Защита проектов по теме «Метеорологические явления, неблагоприятные для сельского хозяйства»	2

Лабораторно – практические занятия:

1. ИЗМЕРЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Цель работы: Изучить устройство барометра – анероида, сформировать практические приемы работы с ним, и с его помощью измерить атмосферное давления в мм. рт. ст. и Па

Оборудование: Барометр – анероид, чашечный барометр, барограф

Указание к работе

1. Ознакомиться с устройством приборов для измерения атмосферного давления (чашечный барометр, барометр – анероид, барограф);

2. Обратить внимание на особенности приемных частей приборов и уход за ними;

3. Провести измерение атмосферного давления по барометру – анероиду, предварительно определив цену деления прибора, в мм. рт. ст. и в Па

1. ИЗМЕРЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

Цель работы: Рассчитать приход прямой радиации

Оборудование: Актинометр

Указание к работе

1. Ознакомиться с устройством прибора для измерения

прямой солнечной радиации:

1. отметить на схематичном рисунке основные узлы прибора и дать их краткое описание ;

2. установить приборы в рабочее положение;

3. определить нулевое положение стрелки гальванометра, проверить контакты проводников, соединяющих гальванометр с прибором.

1. Ознакомиться с методикой наблюдений по прибору.

2. Провести наблюдения за прямой радиацией по актинометру.

3. Обработать наблюдения и, применяя переводные множители, определить интенсивность прямой радиации. Рассчитать приход прямой радиации на горизонтальную поверхность.

Актинометр термоэлектрический Савинова – Янишевского служит

для измерения прямой радиации. Падающей на поверхность, перпендикулярную к солнечным лучам. Приемником радиации служит серебряный диск (6), зачерченный со стороны, обращенной к Солнцу. К обратной стороне диска подклеены «внутренние» спаи термобатареи. «Внешние» ее спаи затемнены и соприкасаются со стенками корпуса. Концы термобатареи выведены к гальванометру.

При помощи установочных винтов трубка с помещенным в ней приемником радиации направляется на Солнце.

Лучи, падающие на серебряный диск, нагревают внутренние спаи термобатареи. Возникает термоэлектрический ток, сила которого прямо пропорциональна разности температур между внешними и внутренними спаями, а следовательно, и интенсивности прямой радиации.

1. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ И ПАХОТНОГО СЛОЯ ПОЧВЫ

Цель работы: Изучить устройство термометров и измерить температуру воздуха и почвы.

Оборудование: Термометры срочный, минимальный, максимальный, психрометр аспирационный, линейка.

Указание к работе

1. Ознакомиться с устройством и правилами установки

термометров:

1. обратить внимание на особенности конструкции срочного, минимального и максимального термометров;

2. определить цену деления шкалы термометров;

3. установить на площадке комплект напочвенных термометров;

4. провести наблюдения по напочвенным термометрам, сделать первичную обработку наблюдений.

2. Провести наблюдение за температурой воздуха среди растений по срочному, максимальному и минимальному термометрам, установленным горизонтально в защитах Кудряшова на высоте 20 и 50см и над посевом. На этих высотах провести измерения температуры воздуха аспирационным психрометром, установленным горизонтально.

1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Цель работы: Изучить устройство психрометра и измерить относительную влажность воздуха.

Оборудование: Психрометр станционный, «Психрометрическая таблица»

Указание к работе

1.Ознакомиться с устройством психрометра, подготовить его к наблюдению.

2. Провести определение влажности воздуха по прибору, используя «Психрометрические таблицы» .

Список литературы

1. А.П.Лосев, Л.Л. Журина – Агрометеорология.- М.: «КолосС», 2004 г.;

2. Ю. И. Чирков – Основы сельскохозяйственной метеоролии.-

Л.: Гидрометеоиздат, 1975 г.;

1. Н.Г.Янковский – Климатические особенности нижнего Дона и возделывание ячменя.- Ростов-на-Дону: «Терра - принт», 2008

2. Агроклиматические ресурсы Ростовской области, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1972

3. П.Д.Астапенко – Вопросы о погоде.- Гидрометеоиздат, Ленинград, 1982

4. В.И.Зайдинер, С.А.Ковынева – Край родной.- «Гефест», Ростов-на-Дону, 1999

5. Журнал «Физика в школе». 2007 г. №4

6. М.С.Атаманская - Методическое пособие «Возможности конструирования содержания образования учителями физики». Ростов н/Д.: Изд – во РО ИПК и ПРО, 2006