Конспект факультативного занятия по физике «Физика и экология русской избы»

Внеклассное мероприятие по факультативному курсу

Тема: Физика и экология русской избы

Цель мероприятия: познакомить обучающихся 8-9 классов с экологическими и тепловыми свойствами древесины, эффективность использования древесины для строительных работ на примере использования в строительстве русских изб.

Форма: мастер-класс

Тип: интегрированное с элементами практической работы

Предметы: физика, технический труд, экология

Авторы: Хомкалова Нина Владимировна-учитель физики, Григорьев Константин Александрович-учитель технологии

Аудитория-обучающиеся 8-9 классов

Время проведения: два академических часа -80 минут.

Материалы и оборудование: презентация к мастер-классу

Макет русской избы

Материалы для технического конструирования

Индивидуальные ПК

Карты младших научных сотрудников

Ход мероприятия

1 этап организационный (10 минут) слайд 1.

На доске эпиграф: « Изба елова, да сердце здорово».

Ведущий (первый учитель): Здравствуйте гости дорогие, ученые молодые!

Сегодня встреча наша новая

Про избу русскую- сосновую.

Но ,мы живем не в старом веке,

И на вопросы нам ответьте:

Ведущий (второй учитель):

Здесь зашифрованы слова,

Без них нам в жизни, ну, никак нельзя!

Сначала их на физике учили,

потом - в строительстве их применили!

Обучающиеся отгадывают кроссворд слайд 2:

Ведущий первый: 1.Степень нагретости тела (температура).

2. Хвойное дерево, широко используемое в строительстве (ель)

3. Первородное состояние Буратино ( полено)

4. Старая мера длины ,равная расстоянию от локтя до кисти (локоть)

5. Широкая основа в строительстве избы. (оклад)

Ведущий второй: Вот слово нам дано -«тепло»,

и очень нужное оно.

Чтобы сберечь огонь в печи,

Побольше дров ты наколи.

Ведущий первый: Но, чтоб тепло было в избе

Даем такой совет тебе:

Чтобы построить теплый дом,

ты должен много знать о нем!

2 этап теоретический - 20 минут (слайд 3)

Второй ведущий: немного истории… Уважаемые молодые ученые! Прослушайте лекцию о свойствах древесины. Сделайте отметки гипотез в своих картах. Карты послужат Вам путеводителем к практическим открытиям!.
(слайд 4)С каждым годом мы больше стали возвращаться к национальной памяти, к русским традициям. В нашем детском доме одним из важных направлений воспитания детей является развитие духовно-нравственных и патриотических качеств через приобщение воспитанников к историко-культурному наследию русского народа. Нами была создана русская изба, в которой есть макет русской печи. По крупицам собрали старинные вещи, которые были в русских избах. В русской избе проводим занятия по духовно-нравственному воспитанию, стараемся в доступной форме рассказать и показать, как жили крестьяне. Знания русских традиций помогает педагогам воспитывать в детях любовь к нашему Отечеству, нашей многонациональной Родине.

Первый ведущий:Изба́ - деревянный срубный (бревенчатый) жилой дом в сельской лесистой местности России

Первоначально (до XIII века) изба представляла собой бревенчатое строение, частично (до трети) уходящее в землю. То есть выкапывалось углубление и над ним достраивалась в 3-4 ряда толстых бревен сама изба, которая таким образом представляла собой полуземлянку. Двери изначально не было, ее заменяло небольшое входное отверстие, примерно 0,9 метра на 1 метр, прикрываемое парой бревенчатых половинок связанных вместе и пологом. В глубине избы располагался сложенный из камней очаг. Отверстия для выхода дыма не было, в целях экономии тепла дым сохранялся в помещении, а излишек выходил через входное отверстие. Полов как таковых не было, земляной пол просто поливался водой и подметался, становясь гладким и твердым. Глава семьи спал на почётном месте у очага, женщина и дети - справа от входа. Непосредственно при входе размещалась домашняя скотина, например опоросившаяся свинья с маленькими поросятами. Такая структура сохранялась длительное время. С веками изба совершенствовалась, получая сначала оконца в виде отверстий в боковой стене для выхода дыма, затем печь, потом отверстия на крыше для выхода дыма. Основным материалом для строительства избы служила древесина.

Второй ведущий: (слайд5)Главную роль в определении свойств древесины играют ее физические свойства. Таким свойством является теплопроводность.Теплопроводность - это перенос тепловой энергии частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения.

В обычной жизни теплопроводностью называют количественную оценку способности каждого вещества переносить через свою толщу тепловой поток, который возникает из-за разницы температур на противоположных поверхностях материала.

Теплоизоляционные качества древесины известны давно. Издревле человек использовал древесину для изготовления утвари, посуды, стульев, скамеек, кроватей, постройки домов, а уж о баньках и говорить не приходится.

У сухой древесины теплопроводность очень невелика. Это объясняется её пористым строением. Все межклеточные и внутриклеточные пространства в сухой древесине заполнены воздухом. Даже если положить руку на дерево, то создаётся ощущение тепла, а всё потому, что дерево очень медленно отбирает тепло с Вашей ладони.

Сейчас широко распространено половое покрытие в виде т.н. ламината. Но насколько-же ламинат холоднее натуральных деревянных полов.

Теплопроводность древесины зависит от плотности (чем выше плотность, тем выше теплопроводность), от влажности образца и от направления волокон.

Чем выше влажность дерева, тем выше теплопроводность, ведь коэффициент теплопроводности воды в 25 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха.

Вдоль волокон теплопроводность выше, чем поперёк приблизительно в 2 раза у всех пород. А в тангенциальном направлении этот показатель выше, чем в радиальном у пород с плотной древесиной, таких, как бук, дуб, граб, лиственница и других. У остальных хвойных пород и у лиственных пород с мягкой и рыхлой древесиной этот коэффициент приблизительно одинаков.

У хвойных пород теплоизоляционные свойства выше, чем у лиственных. Возможно и поэтому деревянные срубы домов делались и делаются в основном из сосны, лиственницы. А в Карпатах при огромном количестве бука предпочтение отдавалосьсмереке (об этом дереве поговорим в отдельной большой статье). И, наверное, не только потому, что смерека легче и более устойчива к гниению и различным грибкам, но и потому,что она обладает лучшими теплоизоляционными качествами, чем бук.

Да, в настоящее время изобретено множество материалов, обладающих меньшей теплопроводностью, чем древесина.Это, в основном, различные вспененные массы, такие как:

Первый ведущий: Сравните вот такие свойства у современных материалов.

И вы увидете, конечно, что древесины не хватает.

Обсуждаем с обучающимися коэффициент теплорповодности разных материалов (10минут-слайд 6)

• пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности 0,02 вт/м.куб К

• каучук вспененный 0,03

• стекловолокно 0,036

• пенопласт 0,036

• поролон 0,04

• вата минеральная 0,045

и многие другие. Но мы сейчас говорим о дереве.

(слайд 7)У древесины различных пород коэффициент теплопроводности колеблется в пределах0,15 - 0,20 вт/м.куб К. Но он в 3 раза ниже, чем у пустотелого кирпича, в 4 раза - чем у кирпича шлакового и щлакобетона, в 5-6 раз - чем у кирпича силикатного, в 7-8 раз - чем у стекла, в 8 -9 раз - чем у бетона, в 10 - 11 раз - чем у железа.

И пускай строители называют окна энергетическими дырами, основная потеря тепла в домах идёт уж точно не за счёт деревянных оконных рам.

А вот обладают - ли вышеперечисленные изоляционные материалы другими свойствами древесины, такими как

• прочность;

• упругость;

• гибкость;

• износостойкость;

• обрабатываемость.

и это не по отдельности , а всеми вместе взятыми и ещё многими другими?

Да в конце концов как бы не старались производители пластмасс, ламината и т.д. , но могут - ли их изделия передать ту красоту, внутреннее благородство и теплоту, какими обладает натуральная древесина?!

3 этап практический. 40 минут.

Первый ведущий: Немаловажное значение в строительстве избы служила укладка бревен или бруса.

В крестьянском хозяйстве 19 века, зафиксированном этнографами, при рубке избы пользовались лишь простыми способами соединения бревен. Более сложные -в крюк, в лапу, в замок только проникали в обиход. О многообразии элементов соединения бревен при строительстве русской избы можно говорить часами !. В старинном русском деревянном зодчестве использовалось до пятидесяти способов рубки!

Второй ведущий: Об экологических свойствах древесины составлены многие научные труды. Пароизоляционные, терморегулирующие свойства древесины, эластичность материала делают древесину самым эффектным строительным материалом. Но, есть одно «но» -надо вырастить бревно! А оно, не растет само! Вам, будущему поколению планеты Земля необходимо разработать стратегию создания новых древесиноподобных материалов.

Первый ведущий: Но , чтобы новое открыть

Должны мы опыт повторить наших дедов,

И лишь тогда, у нас откроются глаза ,

И сможем мы сохранить мир

Для наших правнуков таким, какой он есть сейчас,

Вперед друзья на мастер-класс!

Юноши и девушки делятся на группы. Работа в группах 20 минут-30 минут.

Девушки занимаются проектированием внешнего фасада здания из древесины или инновационных материалов. Для этого используются любые графические редакторы ( Paint, Компас).

Юноши проходят в столярную мастерскую, где по макету сруба под руководством учителя изготавливают элемент сруба.

Все возвращаются в аудиторию и защищают свои макеты и проекты. Необходимо назвать модель и в течение 1-2 минут прокомментировать ее.(слайд8) (10 минут)

Первый ведущий: Вот и окончен мастер-класс.

Но, про избу наш разговор мы повторим еще не раз.

Ведь мы не можем позабыть,

что в избе печь надо топить!

А печка главное в избе

И вот: задание тебе !

Второй ведущий: Домашнее задание (слайд 9):

1.Получить из слова « избы»- слово «истопка» (подсказка- обратиться к истории словообразования).

2. Из курса физики 8 класса повторить явление конвекции.

3. Приготовить пять пустых спичечных коробков для моделирования кладки русской печи .

Ведущие вместе (слайд10): Спасибо большое , что с нами Вы были,

Что наши предметы Вы полюбили !

Давайте научно наш мир познавать,

Чтоб новые знания нам получать !

Приложение 1.

Карта гипотез

Младший научный сотрудник (ФИ)____________________

Гипотеза

За

Против

решение

Древесины очень много на планете Земля-она доступный строительный материал

Древесина обладает эффективным коэффициентом теплопроводности

Возможно замена древесины современными материалами