Исследовательский проект «Какая бывает роса? Откуда берется радуга? Почему небо голубое, а закат такой прекрасный?»

Кузьмина Наталья Михайловна

МБОУ Ытык-Кюельская СОШ №1 им. А.И. Софронова

с. Ытык-Кюель, Таттинский улус, Республика Саха (Якутия)

[email protected]

Исследовательский проект «Какая бывает роса? Откуда берется радуга? Почему небо голубое,

а закат такой прекрасный?»

из малой экспедиции: «Из школьной скамьи в мастерскую природы» (внеклассное мероприятие)

В данном проекте рассмотрены вопросы опережающего обучения по физике на основе наблюдений и исследований явлений природы учащимися для формирования активизации познавательной деятельности учащихся. Выделены особенности в организации воспитательной работе: взаимоподдержка, взаимопонимание, сотрудничество между участниками проекта.

Ключевые слова: температура, природное явление, какая бывает роса?, откуда берется радуга?, дисперсия, методы научного познания, наблюдения учащихся.

Цель: создание условий для приобретения опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов формирование умения организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками, формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение;

Задачи:

• используя методы научного познания, объяснить природу света, применять полученные знания к объяснению атмосферных оптических явлений;

• формировать исследовательские умения: получать явление дисперсии, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность;

• формировать эмпатические качества учащихся через эвристические приемы работы, реализовать потребности подростка в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении физики;

• продолжить формирование образных и логических умений учащихся: анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал.

Классификационная характеристика проекта:

• Принцип организации учебного процесса – исследование.

• Педагогическая технология – проектно-исследовательский метод, деятельностный подход, исследовательская, диалогическая деятельность

• По организационным формам – индивидуальная, групповая работа

• По типу управления познавательной деятельности – под руководством учителя, самостоятельная работа.

• По подходу к ребенку – личностно-ориентированное, свободное воспитание.

• Проект носит характер изучения новой темы, где раскрывается новое явление с опорой на жизненные знания, учащиеся должны научиться доказывать, что произошло явление дисперсии, указывать причины появления явления дисперсии, применять теоретические знания при объяснении явления радуги.

• Тип проекта: изучение нового материала.

Практическое назначение: способствует формированию целостной картины мира,

совершенствовать навыки высказывать собственное мнение, применять полученные теоретические знания при объяснении природных явлений.

Проект дает возможность применять исторические сведения, литературные образы, максимально использовать дополнительных источников, делая их субъектами образования.

Какая бывает роса?

… Когда в солнечное утро летом пойдешь в лес, то на полях, в траве, видны алмазы. Все алмазы эти блестят и переливаются на солнце разными цветами – и желтым, и красным, и синим. Когда подойдешь ближе и разглядишь, что это такое, то увидишь, что это капля росы собрались в листах травы и блестят на солнце.

Листок этой травы мохнат и пушист, как бархат. И капли катаются по листку и не мочат его.

Лев Николаевич Толстой- граф, русский писатель, член-корреспондент

(1873), почетный академик Петербурской АН (1900)

Из дневника наблюдения малой экспедиции

«Из школьных стен в мастерскую природы» Кириллина Гены – 7 «а»

4 июня 2009 года

Сегодня встали в 5 часов. Посмотрев, на термометр увидели, что температура воздуха 10С. Было прохладно. Оделись в сапоги, чтобы не промочить ноги, надели куртки и пошли на полянку, чтобы определить: какая бывает роса на траве, откуда она берется? Когда выйдешь на поляну, то кажется, что вся поляна блестит. Это так здорово! Если посмотреть через лупу, то на листках травы, цветов лежат капли росы. Моя росинка: диаметр 3мм, цвет – красный, желтый, синий. Она такая маленькая, чистая, круглая!!! Вычислил объем капли, считая ее как шар [1]:

V = 4/3пR³, и подставляя: V= 4/3х 3,14 х 27х10 = 0,113х10 куб.м. получил массу капли:

m = p V = 1000кг/куб.м х 0,113 х 10 = 0,113г. Масса моей росинки – 0,113г.

Очень часто деревья, трава и другие растения по утрам густо покрываются капельками воды. Но капельки на растениях не являются росой. Потому, что только незначительная часть влаги или иногда вся влага произведена самими растениями. Влага поступает из растений через поры листьев. Это является продолжением процесса ирригации растений по обеспечению листьев водой из земли. Этот процесс начинается днем и продолжается в ночное время. Иногда теплыми ночами сами растения деревья и трава, кустарники и цветы выделяют воду, чтобы предохранять себя от перегрева (транспирация). Эти капельки воды появляются только на растениях.

В воздухе содержится определенное количество влаги. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. Когда воздух соприкасается с холодной поверхностью, часть его конденсируется, и влага, содержащаяся в нем, остается на этой поверхности. В результате конденсации водяного пара появляется роса. Роса не образуется на земле или тропинках, так как они долго сохраняют солнечное тепло. Она выпадает на охлажденной за ночь почве и находящихся на ней предметах. Каплями росы покрываются не только растения, но и камни на дороге, паутина и т.д.

Температура прохладной поверхности должна быть ниже определенной температуры. Эта величина называется «точкой росы». Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар стал насыщенным. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация водяного паров: появляется туман, выпадает роса.

Вывод: Точка росы, при которой наблюдал появление росы 10С при давлении 1,06 кПа, то относительная влажность 60%. Данное явление связано с агрегатными состояниями вещества, с их фазовыми переходами.

Что такое радуга?

Как неожиданно и ярко

На влажном небе синеве

Воздушная воздвиглась арка

В своем минутном торжестве

Ф.И. Тютчев

Из дневника наблюдения малой экспедиции

«Из школьных стен в мастерскую природы»

ученицы 7 «а» класса Винокуровой Алены

2 июня 2009 года

… Собрав, все необходимые принадлежности, пошли на занятие в поле. В поле мы начали определить высоту предмета при помощи тени, зеркала. И мы при работе с зеркалами увидели радугу, так удивились. Затем, поймав маленьких насекомых, измерили массы насекомых с помощью электронного веса

….Так было жарко, что всем хотелось искупаться, пить что-нибудь прохладнее! Мы сказали об этом учителю, и тут же она задала нам вопросы: Почему? Почему нам хочется искупаться, почему нам хочется пить? В чем зарыта проблема?

И все-таки пошли купаться! Так хорошо!!! И тут же учитель поставила вопрос: определить скорость течения речки, получить свои радуги. Купаясь, мы побрызгали водой друг друга, и тут увидели радугу!! Взяв, пластиковую бутылку из-под воды набрала воду и, нажав на бутылку получили струю воды, и при этом получила я свою радугу. Цвета моей радуги: красный, желтый, синий

Как часто после дождя мы наблюдаем радугу. Это красочное зрелище никого не оставляет равнодушным! Но, увидев радугу в брызгах воды при купании, а потом в тетрадях по диагонали от зеркала, я задумалась, что же является причиной её появления, если не дождь и не вода? Обратившись за помощью к учителю, я узнала, что причина радуги – явление дисперсии, узнала, кто его исследовал впервые, поняла, в чём оно заключается.

Сэр Исаак Ньютон

25 декабря 1642 — 20 марта 1727 по юлианскому календарю, использовавшемуся в Англии в то время; или 4 января 1643 — 31 марта 1727 по григорианскому календарю) — великий английский физик, математик и астроном. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он описал закон всемирного тяготения и Законы Ньютона, заложившие основы классической механики. Открыл дисперсию света, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики [2].

Опыты И.Ньютона по дисперсии

Явление дисперсии было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг. "Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего раньше никто не подозревал" ("История физики", Б. И. Станков, стр. 123.). Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Он открыл, что белый свет – это «чудесная смесь цветов». В затемненную комнату через маленькую щель пропустил тонкий луч света. На пути распространения луча он на столике поставил стеклянную призму и наблюдал, что как только свет переходит из воздуха в стекло белый свет, сразу же разлагается на семь цветов. Эти семь цветов он назвал спектрами.

Радуга – одно из красивейших природных явлений, которое редко кого-то оставляет равнодушным. Когда-то люди считали радугу Божьим знамением. И это неудивительно, ведь она появляется буквально из ничего, и также таинственно исчезает.

Цвета радуги всегда расположены в одном и том же порядке сверху вниз: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый (памятка порядка цветов в радуге – Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан или Как Однажды Жан Звонарь Голубой Сломал Фонарь).

Самая яркая полоса – красная. Каждый следующий цвет бледнее предыдущего. Фиолетовый цвет вообще с трудом различим на фоне неба.

Каковы же составные части радуги? Это капельки воды в воздухе, солнечные лучи и наблюдатель, который видит радугу. При этом должен быть соблюден целый ритуал: мало того, чтобы солнце осветило дождь, оно должно находиться низко над горизонтом, а наблюдатель должен стоять между дождем и солнцем – спиной к солнцу, лицом к дождю. В этот момент он и видит радугу. Каким образом это происходит?

Солнечный луч освещает каплю дождя. Проникая внутрь капли, луч слегка преломляется. Как известно, лучи различного цвета преломляются по-разному, то есть внутри капли луч белого цвета распадается на составляющие его цвета. Это явление дисперсии. Пройдя каплю, свет отражается от её стенки, как от зеркала. Отраженные цветные лучи идут в обратном направлении, ещё сильнее преломляясь. Весь радужный спектр покидает каплю с той же стороны, с которой в неё проник солнечный луч.

Свет от солнца проник в каплю со стороны наблюдателя. Теперь этот луч, разложенный в цветной спектр, к нему же и возвращается. Человек видит огромную цветную радугу, раскинувшуюся по всему небу, - свет, преломленный и отраженный миллиардами дождевых капель.

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

Почему небо голубое, а закат такой прекрасный?

Отрывки из дневника наблюдения малой экспедиции

«Из школьных стен в мастерскую природы

ученика 7 «а» класса Евлева Айастаана

2 июня 2009г

Сегодня день был такой жаркий. Утром после завтрака как всегда пошли на поляну учиться: вычислять скорости своего движения, работу и мощность движения при ходьбе, при беге, ыстана, куобах. Работу, которую я совершаю 50 кДж, а вот мощность моя при беге - 4166Вт, при ходьбе -757Вт. Работа не зависит от скорости, а вот мощность зависит от моей скорости и от времени, которую я затрачиваю.

После ужина играли волейбол (у нас самодельная, весьма оригинальная волейбольная сетка). Вечером увидели закат. Он был такой прекрасный! И мы, спросив у учителя «почему закат бывает таким разным, а небо голубым?» узнали, что Солнце само по себе не имеет никакого отношения к великолепию заката. Самое странное то, что пыль, которая присутствует в воздухе, помогает создать такой эффект. На самом деле, частички пыли делают небо голубым, а закат розовым.

Солнечный белый луч в действительности состоит из всех цветов радуги. Каждый цвет имеет свою длину волны. Красные – самые длинные, фиолетовые – самые короткие.

На закате солнце находится у горизонта. В этом положении мы видим его через толстый слой пыли. Эти частички изменяют направление коротких волн, излучаемых Солнцем. Только длинные волны (красные и оранжевые) могут беспрепятственно проходить через слой пыли.

Фиолетовые, голубые, зеленые цвета рассеиваются, смешиваются и делают серые сумерки пылающими по всему небу. Диск солнца при этом кажется красным. Иногда в той части неба, где заходит солнце, наблюдаются облака. Они отражают солнечный свет, и закат кажется пылающим. Яркость заката зависит от состава частичек в воздухе, от которых отражается солнечный свет. Крохотные частички воды играют при этом особое значение, потому определенные облака становятся красными в лучах заката.

Фиолетовые и голубые волны рассеиваются больше, чем длинные красные. Рассеянные фиолетовые и голубые лучи отскакивают в атмосфере от частички к частичке, распространяясь по всему небу. Наш глаз воспринимает голубые волны, чем фиолетовые, и небо кажется нам голубым. Это мы видим днем.

Вывод: явление заката связано со свойствами света.

Отрывки из дневника наблюдения малой экспедиции

«Из школьных стен в мастерскую природы ученицы 7 «а» класса Павловой Маши

5 июня 2009г

Мы по утрам следим за солнечными часами, которые сделали сами в день приезда. Каждый день следим за показаниями барометра.

Пошли в лес следить за муравьями, изучать растений.

После обеда пошли купаться, собрали вещи. Сегодня должны ехать домой.

Мы все так загорели!

Мы узнали очень многое. Мы так рады, что приехали в лес изучать явления природы - оказывается, что:

Все вокруг нас - ФИЗИКА!

Только физика может объяснять чудные явления природы!

Литература:

1.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений. –М., Дрофа, 2010;

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М., Физика. 9 класс. Учеб. для образовательных учреждений. –М., Дрофа, 2008.

Кузьмина Наталья Михайловна, учитель физики, отличник Республики Саха (Якутия), методист Якутии Республики Саха (Якутия).