Блицтурнир по физике по теме :" Электрические явления в живой природе"

Физический блицтурнир по теме «Электрические явления в живой природе»

Правила игры

1 тур – отборочный(19 вопросов)

2 тур –полуфинал (10 вопросов)

3 тур – финал (8 вопросов)

Учитель зачитывает вопрос. Игрок, готовый к ответу, поднимает руку; пер­вому поднявшему руку предоставляется слово. Правильный ответ оценивается в 1 балл. Участники, набравшие меньше всех баллов, выбывают из игры.

В отборочном туре участвует весь класс, в полуфинале – 5 учащихся, набравших наибольшее количество баллов. В финале – 2 учащихся.

Во время урока можно пользоваться любой справочной литературой, включая учебник.

1-й тур отборочный(19 вопросов)

Вопрос 1

• Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит?

• Ответ: При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.

Вопрос 2

• Проводя опыты с электризацией человека, его ставят на изолированную скамеечку. Почему?

• Ответ: В этом случае все заряды остаются в теле, не стекают в землю.

Вопрос 3

• Почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх?

• Ответ: Волосы электризуются одноименным зарядом. Как известно, oдноименные заряды отталкиваются, поэтому волосы, подобно листочкам бумажного султана, расходятся во все стороны.

Вопрос 4

• Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциа­ла в десятки тысяч вольт. Оказывает ли электрический заряд, размещен­ный в таком случае на теле человека, влияние на нервную систему?

• Ответ: Человеческое тело - проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение заряда на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма

Вопрос 5

• На некоторых рыбокомбинатах копчение рыбы производится в электро­камерах, где двигается конвейер с рыбой, заряженной положительным зарядом . В электрокамере же имеются электроды, заряженные отрицательно. Почему копчение таким методом происходит в десятки раз быстрее, чем без электрического поля.

• Ответ: Частицы дыма интенсивнее оседают на электризованной рыбе, притягиваясь к ней. Интенсивность оседания частиц дыма на рыбе (интенсивность копчения) еще больше возрастает, когда дым проходит через отрицательно заряженные электроды, заряжаясь при этом зарядом, противоположным заряду рыбы.

Вопрос 6

• Гальвани сделал следующий опыт. Соединив две проволоки из различных металлов, он концом одной из них касался лапки свежепрепарированной лягушки, а концом другой - поясничных нервов; при этом мускулы лапки судорожно сокращались. Как вы объясните это явление?

• Ответ: Два металла и жидкость лапки составляют гальванический элемент возникающий при замыкании цепи, раздражает нервные окончания лягушки.

Вопрос 7

• Почему гальванометр показывает наличие тока, если к его зажимам присоединить стальную и алюминиевую проволоки, вторые концы которых воткнуть в лимон или свежее яблоко?

• Ответ: Кислота, содержащаяся в лимоне или яблоке, и две разнородные проволоки образуют своеобразный гальванический элемент.

Вопрос 8

• Почему несъемные протезы зубов нельзя изготавливать из разных металлов, например, коронки или передние зубы из золота, а задние - нержавеющей стали?

• Ответ: При таких протезах между двумя металлами возникает разность потенциалов. Металлические зубы могут образовать небольшую батарейку, являющуюся источником тока с силой от 5 до 100 мкА. Разряды слабого тока вызывают во рту неприятные ощущения.

Вопрос 9

• При проверке качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к металлическим пластинам. Если язык ощущает горьковатый привкус, то батарейка хорошая. Почему же электричество батарейки горьковато на вкус?

• Ответ: Слюна человека содержит в незначительном количестве различные органические соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу, на полюсах батарейки выделяются их составные части и язык ощущает горьковатый привкус.

Вопрос 10

• В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определенная разность потенциалов, так называемые биоэлектропотенциалы, которые связаны с процессами обмена в организме. Какова величина биопотенциалов?

• Ответ: Эти биоэлектропотенциалы очень малы. Напряжение их колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации таких потенциалов, изменяющихся во времени, требуются очень чувствитель­ные приборы, позволяющие без искажения регистрировать биотоки живой ткани

Вопрос 11

• Каких рыб называют живыми электростанциями? Как велико напряжение, создаваемое ими?

Ответ: Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи. Так, у электрического угря, обитающего в водах тропической Америки, насчитывается до 8 тысяч пластинок, отделенных одна от другой студенистым веществом. К каждой пластинке подходит нерв, идущий от спинного мозга. С точки зрения физики эти приспособления представляют своего рода систему конденсаторов большой емкости. Угорь, накапливая электрическую энергию в этих конденсаторах и по своему усмотрению разряжая ее через тело, прикасающееся к нему, производит электрические удары, чрезвычайно чувствительные для человека и смертельные для мелких животных. У крупного, долго не разряжающегося угря напряжение электрического тока в момент удара может достигать 800 В. Обычно же оно несколько меньше.

Вопрос 12

• Племена, живущие по отдаленным притокам южноамериканских рек Амазонки, Ориноко и других, в местах брода у каждого берега держат на привязи лошадей. Когда кто-то хочет переправиться на противоположный берег, то он вначале гонит перед собой лошадь (но не едет на ней!), а сам идет следом за лошадью. Обратный путь он проделывает таким же способом. Чем объясняется этот весьма своеобразный способ переправы .

• Ответ: В реках северо-восточной части Южной Америки обитает самая мощная из всех известных электрических рыб - электрический угорь. Почти двухметровые рыбы заставляют прыгнуть стрелку вольтметра до 550 В и производят достаточно тока, чтобы полдюжины стоваттных лампочек вспыхнули, как электрическая реклама. По этой причине племена, живущие по притокам этих рек, в местах брода, там, где водится много электрических угрей, устраивают переправу с помощью лошадей. Электрические угри разряжают свои батареи о ноги лошадей и не успевают перезарядить это оружие, так что люди переходят реку невредимыми

Вопрос 13

• Морские миноги всегда приходят в возбуждение от одного присутствия в воде минимального количества химических веществ, выделяемых рыбами, которыми они питаются. Но только одной химической чувствительности недостаточно для захвата добычи, если, конечно, миноги не наткнутся на нее случайно. Их глаза настолько атрофированы, что не могут приносить какую-либо пользу в данном случае. Каким же образом минога может поймать свою жертву?

• Ответ: Морская минога в возбужденном состоянии излучает короткие электрические импульсы. Каждый такой импульс представляет собой электрический ток, который из одной части тела миноги через воду попадает в другую. Минога воспринимает любые изменения посланного ею импульса. Обычно такое изменение означает, что не далее чем сантиметров в десяти от головы находится какой-то объект, отличающегося по своей электрической проводимости от воды. Часто этот объект оказывается рыбой, к которой минога тут же присасывается бесчелюстным ртом начинает «просверливать» отверстие, добираясь до крови.

Вопрос 14

• Франклин говорил, что разрядом электричества от батареи он не мог убить мокрую крысу, в то время как сухая крыса мгновенно погибла от такого же разряда. Чем это объясняется?

• Ответ: Электрический ток проходил по влажной пленке поверхности тела и не проникал внутрь организма, поэтому крыса оставалась невредимой.

Вопрос 15

• Почему в сырых помещениях возможно поражение человека электрическим током даже в случае, если он прикоснется к стеклянному баллону электрической лампочки?

• Ответ: Стеклянный баллон электрической лампочки, покрытый слоем влаги проводит электрический ток, который при определенных условиях может вызвать поражение человека.

Вопрос 16

• Какое минимальное напряжение вызывает поражение человека электрическим током с тяжелым исходом?

• Ответ: Поражение током с тяжелым исходом возможно при напряжении, начиная приблизительно с 30 В

Вопрос 17

• 0т чего зависит биологическое действие и какой величины ток может вызвать смертельный исход? 0т чего зависит биологическое действие и какой величины ток может вызвать смертельный исход?

• Ответ: Биологическое действие тока зависит от величины тока, протекающего по организму пострадавшего. Ток в 0,025 А вызывает проходящий паралич, а ток в 0,1 А и более смертелен.

Вопрос 18

• Какие изменения вызывает ток в теле человека?

• Ответ: Ток, проходя через тело человека, воздействует на центральную и периферическую нервные системы, вызывая нарушение работы сердца и дыхания.

Вопрос 19

• Почему случайное прохождение тока через две близко расположенные точки тела, например два пальца одной и той же руки, ощущаете не только этими пальцами, но и всей нервной системой человека?

• Ответ: Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей - нервные волокна, поэтому электрический ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему

2-й тур полуфинал (10 вопросов)

Вопрос 1

• Почему опасно касаться мачт высокого напряжения, ведь провода с то­ком отделены гирляндами изоляторов?

• Ответ: Идеальных изоляторов не существует. Даже фарфор, из которого сделаны высоковольтные изоляторы, меняет свои свойства в зависимости от погоды. Слегка запыленная и увлажненная поверхность изолятора служит проводником тока. Если учесть, что по проводам идет ток высокого напряжения, то утечка его, даже небольшая, будет опасна для жизни человека.

Вопрос 2

• Почему вблизи того места, где оборванный провод высокого напряже­ния соприкасается с землей, рекомендуется стоять на одной ноге?

• Ответ: Вблизи оборванного провода, соприкасающегося с землей, возникаем неоднородное электрическое поле. Если человек станет двумя ногами на землю вблизи такого провода, то потенциалы в соответствующих точках земли будут неодинаковыми и, следовательно, возникает ток, проходящий через тело человека. Сила тока будет тем большей, чем больше неоднородное поле и чем шире расставит ноги человек. Ток практически будет отсутствовать, если человек стоит на одной ноге.

Вопрос 3

• Почему опасно во время грозы стоять в толпе?

• Ответ: Во время грозы опасно стоять в толпе потому, что пары, выделяющиеся при дыхании людей, увеличивают электропроводность воздуха.

Вопрос 4

• Молния чаще ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву кор­нями. Почему?

• Ответ: Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектролизованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.

Вопрос 5

• Почему из всех деревьев чаще всего молнией поражается дуб?

• Ответ: Благодаря глубоко уходящим в почву корням дуб хорошо заземлен, поэтому он чаще поражается молнией.

Вопрос 6

• Внутри ствола или снаружи его проходит электрический ток при ударе молнии в сосну?

• Ответ: Электрический ток проходит в основном между корой и древесиной сосны, то есть по тем местам, где концентрируется больше всего соков дерева, хорошо проводящих электричество.

Вопрос 7

• Почему в лесу молния чаще расщепляет лиственные деревья и значи­тельно реже поражает хвойные?

• Ответ: Ствол смолистого дерева, например сосны, имеет значительно большее сопротивление, чем кора и подкорковый слой. Поэтому в сосне электрический ток молнии проходит преимущественно по наружным слоям, не проникая внутрь. Если же молния ударяет в лиственное дерево, то ток протекает внутри его. В древесине этих деревьев содержится много сока, который закипает под действием электрического тока. Образовавшиеся пары разрывают дерево.

Вопрос 8

• Почему молния, проходящая через дерево, может отклониться и пройти через человека, стоящего возле дерева?

• Ответ: Электрический ток проходит преимущественно по участку цепи с меньшим сопротивлением. Если тело человека окажется лучшим проводником, то электрический ток пройдет через него, а не через дерево.

Вопрос 9

• Многовековой опыт показывает, что молния чаще всего ударяет в высо­кие лиственные деревья, главным образом в одиноко стоящие. Такие деревья являются для атмосферного электричества хорошими провод­никами. Почему же человека, застигнутого грозой, предупреждают, чтобы он не скрывался под деревьями? Почему громоотвод отводит от человека молнию, а дерево, наоборот, способствует удару ?

• Ответ: В общем случае громоотвод отводит молнию, но ни в коем случае нельзя думать, что если стать во время грозы под громоотвод, то он всегда защитит от удара молнии. Если вы будете стоять даже на небольшом расстоянии от громоотвода, то в вашем теле в момент удара молнии образуется индуцированный заряд, между ним и зарядом громоотвода легко может произойти разряд в виде искры. Все эти соображения применимы и к высоким одиноко стоящим деревьям. Если вы стоите в степи на расстоянии десятков метров от одиноко стоящего дерева, то вы лучше защищены от удара молнии, чем в том случае, если бы дерева не было. Если же человек находится возле дерева, то может случиться, что молния в некоторых случаях выберет себе путь через тело человека, поскольку оно представляет собой такой же проводник, как и дерево.

Вопрос 10

• Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной пере­дачи?

• Ответ: Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.

3-й тур финал (8 вопросов)

Вопрос 1

• Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропереда­чи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?

• Ответ: Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда они, сидя на проводе линии электропередачи, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.

Вопрос 2

• Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?

• Ответ: При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, из-за наличия которого перья птицы расходятся, как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.

Вопрос 3

• Медицинский прибор для извлечения неферромагнитных металличес­ких опилок из глаза представляет собой сильный электромагнит, питае­мый переменным током. Каков должен быть график зависимости силы тока, питающего электромагнит, от времени, чтобы прибор отвечал сво­ему назначению?

• Ответ: Сила, действующая на металлические опилки, возникает вследствие появления в них индукционных токов при изменении магнитного поля электромагнита. При нарастании токов в электромагните опилки в соответствии с правилом Ленца будут выталкиваться из поля, а при убывании тока - притягиваться к нему, поэтому ток в электромагните должен медленно нарастать, а затем быстро спадать до нуля.

Вопрос 4

• Писатель Б. Житков рассказывает о таком случае: «Однажды в начале лета я ехал верхом поймой реки. Небо было одето тучами, собиралась гроза. И вдруг я увидел, что кончики ушей лошади начали светиться. Сей­час же над ними образовались будто пучки голубоватого огня с неясны­ми очертаниями. Огоньки эти точно струились. Затем струи света побе­жали по гриве лошади и по ее голове. Все это продолжалось не более минуты. Хлынул дождик, и удивительные огни исчезли». Объясните это явление природы.

• Ответ: Описанное явление носит название «огни Эльма». Это очень редкое явление природы. На остриях, на столбах оград, иногда даже на головах людей появляется голубоватый свет. Это тихий разряд-движение электрических зарядов в воздухе при атмосферном давлении и высоком напряжении.

Вопрос 5

• Какие органы человеческого тела создают вокруг себя магнитное поле.

• Ответ: Установлено, что вдоль возбуждаемого нерва примерно за пять десятитысячных секунды до передачи возбуждения образуется магнитное поле. По-видимому, в момент раздражения молекулы, несущие на себе заряд, каким-то образом изменяют свое положение в пространстве, позволяя пройти по нерву волне возбуждения. Именно это перемещение молекул, вероятно, и является причиной возникновения магнитного поля.

Вопрос 6

• При помощи магнита не только обогащают железную руду, но и очищают семена культурных растений от сорняков. Как это делается?

• Ответ: Для того чтобы очистить семена от сорняков, нужно металлический порошок перемешать с семенами и поднести магнит. К магниту прилипая большинство сорняков, а семена культурных растений останутся на месте. Оказывается, что поверхность семян клевера, люцерны и других культур гладкая, а семена большинства сорняков имеют шероховатую пoверхность. Металлический порошок легко прикрепляется к шероховатой поверхности семян сорняков и вместе с ними притягивается к магниту.

Вопрос 7

• Реагируют ли животные на магнитное поле?

• Ответ: Многие ученые утверждают, что у животных существует специальный орган, с помощью которого они определяют наличие магнитного поля. Многочисленные опыты показали, что, например, голуби обладают особым магнитным «чувством», которое позволяет им ориентироваться в магнитном поле Земли. Чтобы проверить, так ли это, ученые поступили с голубями, как с обычным магнитным компасом: прикрепили к крыльям голубя металлические пластинки. И живые компасы испортились. Есть много наблюдений, показывающих, что голуби теряют способность ориентироваться в зоне действия мощных электростанций начинают двигаться к источнику излучения. Самки термитов в гнезде лежат так, что ось их тела совпадает по направлению с магнитным меридианом, а если поместить рядом сильный магнит, то меняют свое положение.

Вопрос 8

• Как известно, летучие мыши ориентируются в пространстве посредством ультразвуковых сигналов. Каких вы знаете животных, которые ориентировались бы в пространстве с помощью электромагнит волн?

• Ответ: Сравнительно недавно в реках Африки была обнаружена рыба, снабженная самым настоящим радиолокатором. Это водяной слон, лось, что находящийся в его хвостовой части электрический гене; постоянно излучает низкочастотные колебания (до 100 импульсов в нуту), которые после отражения от окружающих предметов улавливаются особыми органами этого животного, расположенными в основании плавника. Поэтому неудивительно, что водяной слон, даже зарывшись с головой в ил, на расстоянии чувствует приближение хищника и успевает вовремя скрыться. Подобный радиолокатор имеет и электрический угорь.