Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Нововосточная средняя общеобразовательная школа

Э.В. Вишневская

ЗДРАВСТВУЙ, ФИЗИКА

программа внеурочной деятельности

Нововосточный 2014

Утверждена

педагогическим советом

МБОУ Нововосточная СОШ

«___»____________________

Директор школы

________________________

Конухова Т. Г.

Программа разработана Вишневской Элеонорой Владимировной, учителем физики муниципального общеобразовательного учреждения Нововосточной средней общеобразовательной школы

Программа внеурочной деятельности «Здравствуй, физика» составлена для учащихся 5 класса. Она позволяет познакомить детей с первоначальными знаниями о строении вещества, свойствах тел, простейшими физическими приборами, которые в равной степени можно назвать и бытовыми, поможет понять и осмыслить некоторые физические явления, с которыми они сталкиваются ежедневно. Программа ориентирована на развитие мышления детей, их воображения, творческой активности, наблюдательности и любознательности.

Содержание

Пояснительная записка…………………………………………… 4

Содержание программы………………………………………….. 10

Учебно- тематический план……………………………………… 12

Литература………………………………………………………… 16

Приложение 1. Рекомендации к практическим работам………. 17

Приложение 2. Задачи биологического содержания…………… 18

Приложение 3. Примерные вопросы для обсуждения…………. 19

Приложение 4. Дополнительный материал к занятиям………… 20

Приложение 5. Вопросы почемучек……………………………… 22

Приложение 6. Народные приметы………………………………. 26

Приложение 7. Физика в русских сказках……………………… 27

Пояснительная записка

Физика занимает особое место среди школьных дисциплин. Как учебный предмет она создаёт у обучающихся представление о научной картине мира, являясь основой научно - технического прогресса, показывает обучающимся гуманистическую сущность научных знаний, подчёркивая их особую нравственную ценность. Физика формирует творческие способности учащихся, их мировоззрение и убеждения, т.е. способствует воспитанию высоконравственной личности. Эта основная цель обучения может быть достигнута только когда в процессе обучения будет сформирован интерес к знаниям через урок и внеурочную деятельность.

Программа внеурочной деятельности по общеинтеллектуальному направлению «Здравствуй, физика », составлена на основе:

• Закона Российской Федерации «Об образовании»,

• Федерального государственного образовательного стандарта второго поколения, Концепции модернизации дополнительного образования детей Российской Федерации, письма Министерства образования РФ от 02.04.2002 № 13-51-28/13 «О повышении воспитательного потенциала общеобразовательного процесса в образовательных учреждениях.

Программа «Здравствуй, физика» предназначена для организации внеурочной деятельности обучающихся 5(6)-х классов, интересующихся естественными науками. Согласно требованиям ФГОС нового поколения проведение такого курса способствует самоопределению обучающихся, при переходе к профильному обучению в основной и старшей школе.

Актуальность программы заключается в том, физика формирует творческие способности учащихся, их мировоззрение и убеждения. Так как только по своему научному содержанию физика располагает богатыми возможностями для развития учащихся. Основным средством развития при обучении физики является проведение экспериментов, исследований.

Ребенок начинает познание мира, ориентируясь только на интерес. Точно так же любая серьезная наука у взрослых людей, начинается с простого любопытства, исследовательского интереса. Следует отметить, что уровень знаний у учащихся, которые приступают к изучению школьного курса физики, недостаточно высок. Изучение физических явлений и понятий возможно начинать и в более раннем возрасте.

Новизна данной программы заключается в том, что опыта работы по изучению физики с детьми такого возраста почти нет.

Современные дети получают большой поток информации в виде телепередач, компьютерных программ, книг, энциклопедий. Взрослым необходимо помочь ребенку сориентироваться в потоке этой информации, систематизировать и упорядочить ее. При этом важно не заглушить природную тягу к познанию, а расширить познавательную сферу ребенка. Очень важно помочь ребенку строить целостную картину мира, собирать разрозненные "картинки" в целое полотно адекватного восприятия мира.

Ребенок познает мир опытным путем. Поэтому расширение его опыта взаимодействия с окружающим миром - основная идея построения программы. Получение личного опыта в совокупности с доступным рассказом, показом и объяснением поможет ребенку расширять познавательную сферу, находить взаимосвязи между предметами и явлениями окружающего мира.

Программа «Здравствуй, физика» ориентирована на обучение детей 11-13 лет и составлена с учётом их возрастных особенностей. При организации учебного процесса надо обращать внимание на такую психологическую особенность данного возраста, как избирательность внимания. Дети легко откликаются на необычные, захватывающие уроки и внеклассные дела, но быстрая переключаемость внимания не даёт им возможность сосредоточиться долго на одном и том же деле. Однако если учитель будет создавать нестандартные ситуации, ребята будут заниматься с удовольствием и длительное время.

Курс содержит занимательный фактологический материал, углубляет и расширяет знания школьников об объектах живой и неживой природы, о явлениях, происходящих в ней.

Цель курса - пробуждение у учащихся интереса к физике как науке о природе.

Задачи:

• формировать у учащихся первые знания основ физики: экспериментальных фактов, понятий, законов, эле­ментов физических теорий; подготовить к формированию у школьников цело­стных представлений о современной физической кар­тине мира; о роли и месте теории и эксперимента в научном поз­нании; формировать экспериментальные умения; формировать представления о материи, ее видах, о движении материи и его формах, о пространстве и времени, о роли опыта в процессе научно­го познания и истинности знания;

• развивать эмоционально-ценностное отношение к окружающему миру; функциональные механизмы психики: восприятие, мышление (эмпирическое, логическое и диалектическое), память, речь, воображение

• формировать и развивать свойства личности: творческие способности, интерес к изучению физи­ки, самостоятельность, коммуникативность, критич­ность, рефлексию; опыт выполнения правил техники безопасности при проведении физических экспериментов.

• воспитывать средствами физики культуру личности, отношение к физике как к части общечеловеческой культуры через знакомство с историей развития физики; формировать представления на возникновение и решение экологических проблем.

С учетом требований ФГОС нового поколения в содержании курса внеурочной деятельности предполагается реализовать личностно ориентированный, деятельностный подходы.

Личностная ориентация образовательного процесса выделяет приоритетом воспитательные и развивающие цели обучения. Способность учащихся понимать причины и логику развития физических процессов открывает возможность для осмысленного восприятия всего разнообразия мировоззренческих, социокультурных систем, существующих в современном мире. Система учебных занятий призвана способствовать развитию личностной самоидентификации, гуманитарной культуры школьников, их приобщению к естественно-математической культуре, усилению мотивации к социальному познанию и творчеству, воспитанию личностно и общественно востребованных качеств, в том числе толерантности.

Деятельностный подход отражает стратегию современной образовательной политики: необходимость воспитания человека и гражданина, интегрированного в современное ему общество, нацеленного на совершенствование этого общества. Система занятий сориентирована не столько на передачу «готовых знаний», сколько на формирование активной личности, мотивированной к самообразованию, обладающей достаточными навыками и психологическими установками к самостоятельному поиску, отбору, анализу и использованию информации. Это поможет учащимся адаптироваться в мире, где объем информации постоянно обновляется, где социальная и профессиональная успешность напрямую зависят от позитивного отношения к новациям, самостоятельности мышления и инициативности, от готовности проявлять творческий подход к делу, искать нестандартные способы решения проблем, от готовности к конструктивному взаимодействию с людьми.

В качестве основной формы проведения курса выбрано тематическое занятие, на котором ставятся и решаются проблемные ситуации и задачи по теме занятия, проводятся экскурсии, игры, наблюдения, эксперименты, практические работы, разбор физических понятий, явлений, встречаемых в мультипликационных фильмах, сказках. Исходя из возрастных особенностей детей, каждое занятие начинается с просмотра мультипликационного фильма или чтения сказки, что является своеобразной «зацепкой» для формулирования проблемы.

Планируется использование следующих педагогических технологий в преподавании курса: технологии КСО; технологии проблемного обучения.

Итоги освоения программы подводятся в форме интеллектуальной игры.

Срок реализации курса: один учебный год.

Курс рассчитан на 35 часов, в неделю - 1 час.

С учетом уровневой специфики 5 класса выстроена система учебных занятий, спроектированы ожидаемые результаты обучения.

Планируемые результаты освоения программы внеурочной деятельности

В ходе реализации данной программы будут достигнуты определенные предметные, личностные и метапредметные результаты:

Предметные результаты включают освоение обучающимися опыта специфической для данной предметной области деятельности по получению нового знания, его преобразованию и применению, знать:

• смысл понятий: физический прибор, физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие;

1. смысл физических величин: скорость, сила, температура;

2. смысл физического закона всемирного тяготения;

3. о некоторых российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;

4. описывать и объяснять некоторые физические явления и свойства тел;

5. делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что наблюдения и эксперимент дают возможность объяснять известные явления природы и научные факты;

6. использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности.

Личностные результаты:

• сформированность личностного смысла учения;

• креативность мышления, находчивость, активность при решении физических задач;

• развитие самостоятельности и личной ответственности за свои поступки;

• навыки сотрудничества со взрослыми и сверстниками;

• наличие установки на безопасный, здоровый образ жизни, наличие мотивации к творческому труду, бережному отношению к окружающей среде;

• способность к эмоциональному восприятию физических объектов, задач, решений, рассуждений.

Метапредметные результаты:

• умение планировать, контролировать и оценивать учебные действия в соответствии с задачей;

• умение находить в различных источниках информацию;

• освоение начальных форм личной и познавательной рефлексии;

• умение понимать и использовать средства наглядности (схемы, таблицы) для интерпретации и иллюстрации;

• готовность слушать собеседника, вести диалог и конструктивно разрешать конфликт.

Содержание программы

Физика и физические методы изучения природы (2 ч)

Беседа о физике как науке, об истории ее возникновения, об ученых, внесших большой вклад в изучение природных явлений, о физических методах изучения природы.

Физические приборы. Шкала прибора и цена его деления. Физические величины и их измерение. Понятие о погрешности измерений.

Механика (18 ч)

Траектория. Путь. Скорость. Примеры различных значений величин, описывающих механические движения в живой природе. Солнечная система Сила, что движет мирами. Солнечная система. Сила тяжести. Сила упругости Роль трения в природе. Что было бы, если бы трения не стало. Работа. Мощность. Рычаги в природе. Энергия рек и ветра.

Практическая работы:

«Размер моего шага»,

«Скорость моей реакции»

«Измерение мышечных усилий человека с помощью силомера».

«Определение средней мощности, развиваемой при приседании, при взбегании по лестнице».

Первоначальные сведения о строении вещества (2 ч)

Из чего все состоит. Молекулы. Диффузия. Движение молекул. Броуновское движение. Притяжение и отталкивание молекул. Диффузия в природе. Распространение загрязняющих веществ в водоемах.

Практические работы:

«Наблюдение броуновского движения»

«Строение вещества. Диффузия».

Давление жидкостей и газов (6 ч)

Давление в живой природе. Атмосфера нашей планеты. Опыт Отто Фон Герике. Воздушный шар. Дирижабль-транспорт прошлого и транспорт будущего? Атмосферное давление в жизни человека. Роль атмосферного давления в природе. Атмосферное давление и погода. Архимед о плавании тел. Глубоководные животные и их приспособленность. Водные растения. Подводные мастера.

Изменение агрегатных состояний вещества (3 ч)

Различные состояния вещества. Свойства вещества в разных агрегатных состояниях. Объяснение их на основе молекулярно-кинетических представлений. Изменение агрегатных состояний вещества

Подготовка и защита творческих проектов (4 ч)

Физика на кухне. Физика в детских игрушках. Физика на дачном участке. Физика в лесу.

Учебно- тематический план

№ п/п

Тема занятия

Формы, приемы и методы организации занятий

Методический, дидактический материал, оснащение

1. 1

Что изучает физика. Знакомство с планом работы.

Просмотр и обсуждение видеофильма «Физика для самых маленьких».

План работы.

Выставка журналов и книг.

Видеофильм «Физика для самых маленьких».

Техника безопасности в кабинете физики. Знакомство с лабораторным оборудованием.

Практические работы «Определение цены деления», «Измерение длины стола» Понятие погрешности через анализ полученных данных Диалоговое взаимодействие

Термометр, линейка, весы, часы.

Траектория. Путь. Скорость

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа

презентация

«Познай себя»

Практические работы

«Размер моего шага»,

«Скорость моей реакции»

Создание проблемной ситуации, выполнение работы

линейка

Примеры различных значений величин, описывающих механическое движение в живой природе.

Групповая работа по определению:

1) скорости движения животных

2) скорости ветра.

Решение задач

Справочники по физике

Экскурсия в осенний лес

Вопросы почемучек

Сила, что движет мирами

Установление причинно-следственных связей. Работа со справочными таблицами. Межпредметные связи.

Справочные таблицы

Солнечная система

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа

Модель солнечной системы, презентация

Сила упругости

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа

модель

10

«Познай себя»

Практическая работа «Измерение мышечных усилий человека»

Выполнение работы

Силомеры

11

Роль трения в природе

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа.

Мультипликационные фильмы.

12

Что было бы, если бы не стало трения?

Самостоятельная работа творческого характера - написание сочинения - миниатюры.

Рисунки учащихся План сочинения.

13

Экскурсия на зимнюю горку (знакомство с видами сил)

Мини- исследование «От чего зависит сила трения»

14

Давление твердых тел.

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа

15

Работа. Мощность.

Создание проблемной ситуации, иллюстративная беседа

Справочные таблицы

16

Практическая работа «Определение средней мощности,

развиваемой при приседании, при взбегании по лестнице»

Практическая работа

Секундомер.

17

Рычаги в природе.

Создание проблемной ситуации, наглядность, Межпредметные связи с биологией. Познавательные игры, кроссворды

Презентация

18

Энергия рек и ветра.

Создание проблемной ситуации, наглядность

Презентация

Мультипликационные фильмы

19

Строение вещества. Диффузия

Создание проблемной ситуации, наглядность Практическая работа «Измерение размеров малых тел»

Линейка, горох, пшено

20

Диффузия в природе.

Мини-исследование «Зависимость скорости диффузии от температуры»

Проекционная аппаратура. Оборудование для демонстрации явления диффузии в газах и жидкостях.

21

Роль диффузии в загрязнении атмосферы и водоёмов.

Индивидуальная работа с различными источниками информации.

( Чтение с пометками)

Дополнительная литература и ЦОР

22

Атмосфера нашей планеты. (Строение, состав, значение).

Создание проблемной ситуации, наглядность, Межпредметные связи с географией.

Учебные таблицы.

Мультимедийные

презентации

23

Атмосфера Земли. Опыт Отто Фон Герике. Воздушный шар. Дирижабль-транспорт прошлого и транспорт будущего?

Создание и решение проблемной ситуации.

Загадки с физическим содержанием.

Мультимедийные

презентации

24

Атмосферное давление в жизни человека.

Межпредметные связи. Демонстрация занимательных опытов. Творческое общение- обсуждение вопросов: Как мы дышим? Как мы пьём? «Горная болезнь», влияние атмосферного давления на самочувствие людей.

Презентация

Оборудование для опытов.

25

Сила Архимеда.

Практическая работа «Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело».

Презентация «Архимед»

26

Архимед о плавании тел

Мини - исследования на определение условий

плавания тел.

27

Глубоководные животные и их приспособляемость. Водные растения.

Семинар

Учебные таблицы, слайды.

Мультимедийный проектор.

28

Три состояния вещества. Изменение агрегатных состояний вещества

Практическая работа «Измерение температуры воды и тающего льда»

Модели кристаллических решеток

29

Экскурсия. Физика в природе.

План-вопросник.

30

Физика в сказках

Творческое общение участников Индивидуальная и групповая работы по написанию сказок

31-32

Работа по творческому проекту

Индивидуальная работа с различными источниками информации.

Дополнительная литература и ЦОР

33-34

Защита творческих проектов

Защита проектов

Презентация

Мультимедийный проектор.

35

Игра «В гостях у Шерлока Холмса»

Литература

1. Асмолов, А.Г. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Система заданий [Текст] /А.Г. Асмолов, Г.В. Бурменская, И.А. Володарская. - М.: Просвещение. - 2011. - 151 с.

2. Григорьев, Д.В. Внеурочная деятельность школьников. Методический конструктор: пособие для учителя [Текст] / Д.В.Григорьев, П.В.Степанов. - М.: Просвещение, 2010. - 223 с. - (Стандарты второго поколения). - ISBN 978-5-09-020549-8.

3. Дик, Ю.И., Турышева , И.К. Межпредметные связи курса физики в средней школе [Текст] /Ю.И. Дик, И.К. Турышева. - М.: Просвещение.-1987. - 372 с.

4. Ильченко, В.Р. Перекрестки физики, химии, биологии [Текст] /В.Р.Ильченко. - М.: Просвещение.-1986. - 285 с.

5. Потури, Ф.Растения - гениальные инженеры природы [Текст] /Ф.Потури// М.: Прогресс.- 1979. - 94 с.

6. Путеводитель «В мире науки» для школьников. - Режим доступа : uic.ssu.samara.ru/~nauka/

7. Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия. - Режим доступа : mega.km.ru/

8. Сайт энциклопедий. - Режим доступа : encyclopedia.ru

9. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [Электронный ресурс] /standart. edu.ru/ catalog.aspx?CatalogId=2588.

10. Хуторской, А.В. Методика личностно - ориентированного обучения. Как обучать всех по - разному? [Текст] :пособие для учителя/ А.В.Хуторской. - М.: Владос, 2005. - 383с.

Приложение 1

Рекомендации к практическим работам

1. «Определение цены деления измерительного прибора»

В данной работе учащиеся учатся определять цену деления различных

измерительных приборов - линейки, секундомера, термометра

2. «Измерение расстояний с помощью линейки и введение понятия

погрешности»

Учащиеся с помощью линейки измеряют одни и те же расстояния (например,

ширину стола. Они должны понять, что при любых измерениях возможны

ошибки (погрешности).

3. «Измерение длины своего шага»

Работа выполняется по известному алгоритму, когда, зная количество шагов и

пройденное при этом расстояние, ученики находят длину своего шага.

4. «Использование термометра»

Учитель знакомит учеников с устройством термометра, принципом

его действия. Затем дети самостоятельно измеряют температуру воздуха в

классе, других помещениях школы, на улице. Учитель рассказывает об

устройстве медицинского термометра.

5. «Способы измерения времени»

Ученик измеряют время секундомером, им демонстрируются нетрадиционные

способы измерения времени, вполне применимые в быту.

6.«Измерение размеров малых тел»

Способом рядов учащиеся измеряют диаметр пшенного зернышка, горошины

7. «Измерение температуры воды и тающего льда»

Учащиеся измеряют температуру комнатной воды и тающего льда.

8. «Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в

жидкость тело»

Проводятся опыты с картофелиной, которая тонет в обычной воде и плавает в

насыщенном соляном растворе.

9. « Выяснение условий плавания тел в жидкости»

Учащиеся проводят опыты, погружая различные по объему, массе и веществу

тела в воду.

Приложение 2

Задачи биологического содержания

1. Кто быстрее перемещается - аист или почтовый голубь? Скорость полета аиста 60 км/ч, а голубя - 17 м/с.

2. «Летучая рыба», которая водится в тропических водах, может лететь до 150 м. сколько времени бывает она в полете, если летит со скоростью 25 км/ч?

3. Кета за сутки проходит вверх по Амуру 50 км. Определите среднюю скорость её движения.

4. С помощью дождемера определили, что высота слоя выпавших осадков равна 6 мм. Сколько воды (по массе) выпало на площади в 1 га?

5. Во время физической работы сердце человека сокращается 150 раз в минуту. При каждом сокращении оно совершает работу, равную поднятию груза массой 0,5 кг на высоту 0,4 м. определите мощность, развивающую сердцем.

6. Самые быстрые бегуны преодолевают марафонскую дистанцию в 42 км 195 м почти за 2 часа. Азиатские дикие ослы оказались бы у цели через 45 минут. Какую среднюю скорость они развивают?

7. Гепарды - чемпионы по бегу. Они могут бежать со скоростью 110 км/ч. И такую скорость они выдерживают на отрезке 300 м. А сколько времени?

8. Самые быстрые насекомые - стрекозы. Их скорость почти 60 км/ч. Сколько пролетит стрекоза за 1 минуту?

9. Самая быстрая бегающая птица - страус. Скорость страуса до 70 км/ч. Кроме того это выносливая птица. Сколько пробежит страус за 30 минут?

10. Самое медлительное животное - это улитка. Скорость её передвижения 5 м/ч. Сколько времени ей понадобиться, что бы преодолеть расстояние в 1 км?

11. Самый большой вес, который поднимает человек - около 260 кг. Какую работу совершает он при подъёме на высоту 2,5 м?

Приложение 3

Примерные вопросы для обсуждения

1. Как объяснить, что мухи легко перемещаются по потолку и не падают вниз?

2. Почему конькобежцу легко катается по льду?

3. Водоросли имеют мягкий стебель. Как физика может объяснить строение водорослей? (действие выталкивающей силы для поддержания растений в вертикальном положении меньше в воде, чем в воздухе).

4. Ребята попросили моряков рыболовецкой флотилии привезти для школьного аквариума несколько глубоководных рыб. Выполнима ли эта просьба?

5. Почему в морской пучине всегда холодно?

6. Почему трудно пить из опрокинутой бутылки, когда её горлышко плотно охвачено губами.

7. Собака, поплавав в воде, встряхивается, освобождаясь от влаги. На каком физическом явлении основано это действие животного?

8. Вспомните известную сказку «Репка». Какие силы удерживают репку в земле? (силы трения корнеплода о почву).

9. Рыбы-прилипалы имеют карманы-присоски, объём которых может меняться. Почему трудно рыбу оторвать от поверхности, к которой она «прилепилась» (если отрывать рыбу от поверхности, объём карманов увеличивается, давление в них уменьшается, внешнее давление сильнее прижимает присоску).

10. Почему в море легче держаться на воде, чем в реке?

11. Для чего при выполнении упражнений на снарядах ладони натирают магнезией, подошвы - канифолью? (для увеличения силы трения, уменьшения скольжения).

12. Почему вынутую из воды рыбу трудно удержать в руках?

13. Почему высоко в горах действие суставов человека нарушаются, легко подвергаются вывихам? (с уменьшением атмосферного давления связь между костями в суставе уменьшается).

Приложение 4

Дополнительный материал к занятиям

1. Ветер

Ветер - это движение воздуха. Как и вода, текущая с более высокого места в низкое, воздух тоже движется из места с более высоким атмосферным давлением в место, где давление меньше.

Характеристиками ветра являются его направление и скорость, или сила ветра. Для определения направления ветра можно использовать флюгер, а для определения скорости - анемометр.

Сила ветра измеряется в баллах от 0 до 12.

Характеристики ветра

Общая

характеристика ветра

Средняя скорость

ветра, м/с

Сила ветра,

баллы

штиль

0

0

слабый

4

3

свежий

9

5

очень крепкий

17

8

сильный

23

10

ураган

свыше 29

12

Ураган (тайфун) - в буквальном переводе означает «сильный ветер». Возникают ураганы над поверхностью океана в зоне затишья, где солнечная радиация вызывает сильное испарение воды. Пары воды по мере подъема охлаждаются и конденсируются, образуя в облаках большой запас воды. Выделяемая при этом теплота усиливает движение следующей порции паров воды и т. д. Движение паров из-за вращения Земли завихряется, создавая разность давлений между периферией и центром урагана. Начинают дуть сильные ветры, резко падает давление, и начинаются сильные ливни. Ветры, связанные с ураганом, захватывают полосу от 50 до 150км, начинается шторм с волнами высотой более 10 м. Движется ураган со скоростью около 15 км/ч, а переходя на сушу, начинает ослабевать.

Смерч (торнадо) - это вертикальный вихрь воронкообразной формы. Рождаются смерчи и над водой, и над сушей, когда верхний слой воздуха оказывается гораздо холоднее нижнего. Тогда, при прорыве нижнего теплого воздуха сквозь вышележащие слои холодного, скорость вертикального подъема воздуха может стать колоссальной, и воздух начнет вращаться. Скорость кругового движения воздуха и вовлекаемых в смерч предметов достигает 100 км/ч. Энергия смерча колоссальна, он способен сорвать и опрокинуть железнодорожный мост, поднять в воздух, а затем бросить на землю самолет массой 10 тонн. Но, хотя смерч очень разрушителен, продолжительность его очень коротка, а захватываемая площадь обычно мала.

Причина возникновения ветра - неравномерность распределения давления воздуха, а это, в свою очередь, может быть вызвано неравномерностью прогрева атмосферы над сушей и над морем в разное время суток. В результате возникают морской и береговой бриз, муссоны и пассаты.

Кроме того, на поступательное движение воздушных масс накладывается движение самой атмосферы, происходящее вместе с вращением Земли вокруг своей оси. В результате этого в атмосфере образуются вихри, называемые циклонами и антициклонами.

Циклон - это вихрь, образующийся в атмосфере вокруг области пониженного давления.

Если небо заволокло свинцовыми тучами, и пошел дождь, если упало давление, и подул ветер - значит, пришел циклон.

В области циклона в северном полушарии воздух движется против часовой стрелки по спиралевидным траекториям, направленным к центру циклона. Размеры такого вихря имеют диаметр от нескольких до сотен километров. А в высоту эти вихри простираются от 3 до 16 км. Зарождаются циклоны обычно на границе соприкосновения теплых и холодных воздушных масс, а затем перемещаются в различных направлениях. Продолжительность жизни циклона, как правило, не превышает одной недели.

Антициклон - вихрь, возникающий вокруг центра высокого давления, и движение воздуха в антициклоне в северном полушарии происходит по часовой стрелке. Антициклон обычно несет сухую, солнечную и тихую погоду. Антициклоны движутся обычно вслед за циклонами. На фотографиях, сделанных из космоса, хорошо видны эти колоссальные вихри. Их изучение помогает предсказывать погоду.

2. Снег и лед.

Лед на Земле. С севера наша страна омывается водами Северного ледовитого океана - зимой 90% его поверхности покрыто дрейфующими льдами, летом площадь ледяного покрова уменьшается до 8 млн квадратных км. Когда у нас лето, в Южном полушарии зима. В это время общая площадь плавучих льдов вокруг Антарктиды равна примерно 20 млн квадратных км. В теплый период она сокращается до 2,5 млн. Толщина антарктических плавучих льдов составляет в среднем 1,5 м. Огромные запасы пресного льда сосредоточены на суше - в виде медленно движущихся ледников. Эти запасы непрерывно тают и также непрерывно восполняются за счет атмосферных осадков.

Ледяные покровы Антарктиды, Гренландии, Северного ледовитого океана - гигантские источники холода. Они практически не поглощают солнечные лучи. Как мощные генераторы холода, они воздействуют на морские течения и движения воздушных масс, влияя на климат любой части нашей планеты. В ледниках сосредоточено до 75% всех земных запасов пресной воды. Частичное таяние льдов, подтаивание ледников, образование и последующее таяние айсбергов - все это определяет периодические изменения уровня Мирового океана. Подсчитано, что если бы весь лед Антарктиды растаял, то уровень океана поднялся бы на несколько десятков метров.

Практическое снеговедение. Человек использует снег для решения различных практических задач.

Снегомелиорация решает важные задачи: задержание снега на полях, обеспечение равномерного снежного покрова, предотвращение стока талых вод весной. Снег на полях необходим как источник и хранитель влаги, как своеобразная шуба, защищающая от морозов посевы озимых культур, корневые системы многолетних трав, а также живые сообщества в почвенно-растительном слое.

Снег как строительный материал широко используется в холодных районах Земли, где большую часть года длится зима с устойчивым и толстым снежным покровом. Снег применяется как основание фундаментов различных построек, как материал для возведения стен, куполов и т. п. и как среда, в которой прорывают траншеи, шахты, устраивают складские и жилые помещения. Например, с давних времен эскимосы Аляски строят свои жилища (иглу) из снежных кирпичей.

Использование снега для контроля загрязненности атмосферы основано на том, что собственная загрязненность снега растет быстрее, чем увеличивается производство загрязнителей. Например, ежегодный прирост производства ртути в мире составляет 1,8%, а загрязненность ртутью снега в Антарктиде или Гренландии увеличивается на 2,7% в год.

Метель, вьюга, буран, пурга - все эти термины относятся, по сути дела, к одному и тому же явлению. Оно приносит людям много неприятностей: оставляет после себя перегороженные высокими сугробами улицы, занесенные снегом дороги, поваленные столбы, разрушенные постройки. Виды метели:

- поземок - самая слабая метель, сопровождается легким ветром, под действием которого над поверхностью снега появляются тонкие, почти прозрачные, непрерывно меняющиеся снежные струйки;

- низовая метель - образуется при ветре в 5-7 баллов, снег поднимается до высоты в несколько метров;

- общая метель - образуется, когда одновременно наблюдаются и сильный ветер, и сильный снегопад, а также большая влажность воздуха; отличается мощными снежными заносами, выпадением огромных масс мокрого тяжелого снега.

Приложение 5

Вопросы почемучек

(примерные вопросы для обсуждения на экскурсиях)

Физика осенью

• Почему сильный ветер вздымает высоко над землей легкие предметы (сухие листья, бумагу и т. д.)?

Давление воздуха на поверхность этих предметов, благодаря большой скорости воздушного потока, становится меньше атмосферного, в то время как под предметом давление остается равным атмосферному. Вследствие этой разности давлений возникает подъемная сила.

• Почему для осени характерна низкая облачность?

Осенью близкие к земной поверхности слои атмосферы охлаждаются, в них происходит конденсация водяных паров и образуются облака.

• Почему непрозрачен туман - ведь он состоит из мельчайших капелек прозрачной воды?

Вещество перестает быть прозрачным, если входящие в него лучи света, благодаря многократным отражениям и преломлениям при переходе между средами «воздух-вещество», рассеиваются в стороны и сквозь данное вещество не проходят. Такое рассеивание и производят капельки воды, из которых состоит туман.

• Дождь - это движущиеся капли воды. Мы же видим капли, а не струи. Как это объяснить?

Глаз способен сохранять некоторое время зрительное впечатление. Поэтому изображение капли воды на сетчатке оставляет прямолинейный след.

• Почему сильный дождь охлаждает воздух?

На испарение влаги после дождя расходуется энергия, которая черпается из внутренней энергии окружающего воздуха. При этом воздух охлаждается.

• Какую форму имеет крупная капля дождя при падении в безветренную погоду? Воздух, обтекая каплю, производит давление на нижнюю ее часть и сжимает ее. Обтекающий с боков поток воздуха имеет большую скорость, чем спокойный воздух, поэтому вблизи поверхности капли с боков давление меньше, и возникают силы, растягивающие каплю в направлении, перпендикулярном ее движению. За каплей образуется область пониженного давления, и капля несколько вытягивается в этом направлении.

• Какие капли дождя падают быстрее - крупные или мелкие?

На падающую каплю действуют две силы: постоянная сила тяжести, ускоряющая движение капли, и сила сопротивления воздуха, замедляющая ее движение и растущая с ростом скорости капли. Сила сопротивления растет до тех пор, пока не станет равной силе тяжести. Поэтому дальше падение капель происходит с постоянной скоростью. При увеличении капли сила тяжести увеличивается пропорционально объему. Поэтому при увеличении размеров капли сила тяжести увеличивается быстрее, чем сопротивление, а значит, и та постоянная скорость, с которой падает капля на землю. Иногда, в холодную осеннюю пору, капли дождя, падая на землю и на разные предметы, сразу же замерзают, а все вокруг покрывается слоем льда.

• Как объяснить это быстрое замерзание капель дождя?

Это происходит из-за переохлаждения воды в капле и низкой температурой поверхности земли.

• Почему испаряется вода в лужах после дождя?

При любой температуре в жидкости имеются как более быстрые, так и более медленные молекулы. Испарение происходит за счет ухода из жидкости более быстрых молекул, обладающих энергиями, достаточными для преодоления сил сцепления с остальными молекулами. С уходом быстрых молекул температура жидкости уменьшается, и становится возможным теплообмен с окружающей средой.

• Почему, когда мерзнут руки, мы дышим на них открытым ртом и ощущаем тепло, а когда жарко - дуем на них и ощущаем прохладу?

Дело в том, что выдыхаемый воздух теплее поверхности руки и может ее нагревать. Но если струя воздуха быстро движется, с поверхности руки происходит усиленное испарение влаги, вследствие чего происходит охлаждение.

• Почему стог сена остается при дожде сухим внутри? Объясняется это тем, что сено водой не смачивается.

• Зачем нужны двойные рамы в окнах?

Дело в том, что воздух плохо проводит тепло.

• Зачем при повороте автобуса лучше отклониться в сторону его поворота?

Это помогает смягчить толчок, который по закону инерции испытывает пассажир.

• Дрова березовые и сосновые - какие лучше?

Березовые дрова быстрее сгорают и поэтому в единицу времени выделяют больше тепла, чем сосновые.

• Почему даже сухие поленья «трещат»?

• Воздух, содержащийся в дереве, при нагревании расширяется и разрывает волокна дерева. При этом слышен треск, а от полена отскакивают искры.

• Почему отсыревшие спички не загораются?

Испарение влаги отнимает часть энергии, которая передается спичке при трении ее головки о шероховатую поверхность коробки.

• Почему раскаленный уголь, упавший на металлическую поверхность около печки, гаснет быстро, а на деревянном полу продолжает тлеть? Металл, отбирая энергию у раскаленного угля, охлаждает его до температуры, при которой уже не происходит горения - уголь быстро гаснет.

Физика зимой

• Почему зимой становится холодно?

Земля вращается одновременно вокруг оси и по орбите вокруг Солнца, и ее поверхность освещается по-разному летом и зимой, днем и ночью. Если в течение длительного времени (несколько месяцев) участок земли по отношению к падающему потоку солнечных лучей находится под большим наклоном, наступает зима на этой территории. Изменяется наклон - изменяется и поток солнечных лучей, обогревающий эту поверхность. Поток падающих лучей увеличивается, если участок земли поворачивается к солнцу более вертикально, наступает лето.

• Почему зимой, когда идет снег, становится теплее?

При испарении воды энергия поглощается, а при обратном процессе - конденсации - она выделяется в окружающую среду, в полном соответствии с законом сохранения энергии.

• Почему температура воздуха, льда и снега на улице одинаковая?

Потому что они находятся в состоянии теплового равновесия.

• Почему свежевыпавший снег белый?

Потому что он отражает более 90% падающих на него солнечных лучей.

• Почему снег со временем темнеет?

Во-первых, на нем осаждаются пыль и сажа, имеющиеся в воздухе. Во-вторых, оттепели и движение водяных паров из глубины снежного покрова к его поверхности приводят к уплотнению поверхностного слоя, образованию наста, из-за чего возрастает поглощение света снегом.

• Почему снег в мороз скрипит под ногами?

Чем сильнее мороз, тем более твердыми и хрупкими делаются снеговые льдинки и поэтому более высоким становится тон скрипа.

• Почему снег задерживается на ветвях деревьев?

Снеговые наросты на деревьях образуются при снегопаде в тихую погоду, когда температура воздуха близка к нулю градусов Цельсия. В этих условиях довольно интенсивно идут разнообразные процессы внутри снега: подтаивание и замерзание, испарение и кристаллизация. Они приводят к образованию связей между упавшими снежинками и поверхностью ветвей, а также между самими снежинками. Первые снежинки подтаивают и примерзают к ветвям, образуя на них тонкую наледь. Последующие снежинки примерзают уже к этой наледи. Так постепенно на ветвях нарастают шапки, способные удерживаться даже при порывах ветра.

• Как слепить прочный снежок?

Прежде всего, снег должен быть мокрым, для чего необходимо, чтобы его температура была близка к нулю. Когда мы сжимаем такой снег, образуется некоторое количество воды. Она заполняет воздушные промежутки внутри снега и, подмерзая, образует довольно прочные ледяные связи.

Физика весной

• Почему весеннее Солнце греет значительно сильнее зимнего?

Весной Солнце находится от Земли дальше, чем зимой. Но действуют законы освещенности, изменяется угол наклона солнечных лучей к освещаемой поверхности.

• Зачем стволы деревьев весной белят?

Чтобы деревья не пострадали от ожогов. Потом в этих поврежденных местах поселяются вредные болезни. Побелка уменьшает нагревание дерева днем и остывание его ночью, тем самым предохраняя от ожога.

• Если в мае днем было ясно, а вечером небо затянулось облаками, то следует ли ожидать ночью заморозков?

Нет, потому что облака задерживают излучение землей тепловых лучей, и сильного понижения температуры на поверхности земли не происходит.

• Какое значение в природе имеет большая теплота плавления льда? Благодаря этому таяние снега и льда весной происходит постепенно и талая вода успевает впитываться почвой. Уменьшение теплоты плавления льда привело бы к резкому увеличению паводков весной (наводнением) и пересыханию почвы летом.

• В какую погоду образуются сосульки, которые обычно ранней весной свешиваются с крыш не только жилых домов, но и неотапливаемых помещений? Если в мороз, то откуда берется вода? Если в оттепель, то почему вода замерзает?

В солнечную морозную погоду лучи солнца нагревают снег на крыше и вызывают его таяние. Вода, стекая на теневую сторону, замерзает, образуя сосульки.

• Зачем весной, чтобы уберечь растения от заморозков, применяют дымовые завесы?

Дымовая завеса задерживает холодный воздух сверху и сохраняет теплый, отдаваемый почвой, а после восхода солнца смягчает резкое нагревание растений солнечными лучами.

• В чем заключается агротехнический прием «сухой полив»?

Между рядами посевов стремятся чаще рыхлить почву, разрушая тем самым образовавшуюся корку. Это ведет к разрушению капилляров, ухудшению капиллярного поднятия почвенных вод, а значит, к сохранению их в почве.

Физика летом

• Как можно самому сделать простейший термос?

Нужно использовать охлаждение при испарении жидкости.

• В какой цвет покрасить бак для нагревания солнцем воды?

В черный, так как в этом случае будет максимальное поглощение солнечных лучей.

• Что такое загар?

Загар - это защита организма от чрезмерного действия ультрафиолетовых лучей. Лучи высокой частоты активно поглощаются загоревшей кожей, вызывая только ее безвредное нагревание, а не ожог.

• Почему после купания воздух кажется холоднее воды?

Дело в том, что капельки вода, оставшиеся на теле, испаряются, отбирая тепло у тела.

• Почему при похолодании воздуха образование облаков усиливается, а в хорошую погоду они «тают» к вечеру, хотя в это время становится холоднее?

К вечеру нагревание и подъем воздуха прекращается и внизу начинается охлаждение его от остывающей к ночи почвы. Облака, состоящие из мельчайших капелек воды, в это время начинают опускаться. Попадая в более теплые слои воздуха, они нагреваются и превращаются в невидимый водяной пар.

• Почему садовые улитки двигаются в определенном направлении?

Улитки совершают путь с учетом направления магнитного поля Земли. Это можно проверить с помощью компаса.

Приложение 6

Народные приметы

Дым «столбом» из печной трубы - признак хорошей погоды, и признак ненастной погоды - «стелющийся» дым. Дым «столбом» бывает при безветрии, которое типично для центральной части антициклона, в которой стоит хорошая устойчивая погода. «Стелющийся» дым наблюдается при сильном ветре в условиях циклонической погоды с облаками и осадками. Получается, что эти приметы верны, но они не предсказывают погоду, а лишь отражают уже существующую погоду.

Если ласточки летают низко - жди дождя. При приближении циклона снижается атмосферное давление, поэтому летающие насекомые, стремясь оставаться на уровне неизменного давления, опускаются ниже к земле. Ласточки, питающиеся этими насекомыми, тоже снижают высоту своих полетов. Примету можно считать верной, так как падение атмосферного давления часто влечет за собой ухудшение погоды и выпадение дождя.

Дождь, при котором на поверхности луж образуются крупные пузыри, скоро закончится. Пузыри на воде во время дождя образуются при ударе капель о воду, когда под пленку воды, выплескиваемой наверх, попадает воздух. Крупные пузыри образуются при падении крупных дождевых капель, которые бывают при ливнях. А ливневый дождь обычно бывает очень сильным, но коротким. Так что примета верна.

Приложение 7

Физика в русских сказках

Виды теплопередач

• Русская сказка "Байка про тетерева".

• Из русской сказки "Лисичка- сестричка и волк."

• Русская сказка "Зимовье зверей".

• Алтайская сказка. "Горностай и заяц".

• "Руслан и Людмила".

Испарение

• Из русской сказки " Парень из глины."

• Из итальянской сказки " Кирпич и воск."

• "Руслан и Людмила".

Работа

• "Руслан и Людмила".

Движение и силы.

• Русская сказка " Терёшечка.".

• "Царевна лягушка".

• "Руслан и Людмила".

Движение молекул и температура тел.

• "Кирпич и воск." (Итальянская сказка).

• Из норвежской сказки "Кари Замарашка"

• Из древнегреческой легенды "Делал и Икар".

• Русская сказка "Два Ивана- солдатских сына".

Световые явления.

• Из итальянской сказки "Человек , который искал бессмертие".

• Из древнегреческой легенды о Персее.

• Из ассирийской сказки "Собака и мясо".

• Из легенды белуджей "Момаль и Рано".