АТМОСФЕРНИЙ ТИСК. АРХІМЕДОВА СИЛА. Фізичний вечір, 8-мі класи

Позакласна робота з фізики — важливий складник освітньо-виховного процесу школи. Вона відкриває широкі можливості як для прояву педагогічної творчої ініціативи вчителя, так і для реалізації різноманітної пізнавальної діяльності учнів. Методична розробка містить цікавий матеріал у вигляді театралізованих сценок для позакласної
роботи з фізики, побудований на історичних фактах і легендах. Також використані пізнавальні задачі й досліди, які будуть цінним доповненням до матеріалу, вивченого на уроках у 8-му класі.

Позакласна робота нерозривно пов’язана з освітнім процесом і ґрунтується на знаннях, навичках і уміннях, набутих під час занять. Своєю чергою позакласні заняття збагачують і поглиблюють знання, яких учень набув на уроці. Сукупність позакласних заходів допомагає вчителеві краще пізнати індивідуальні особливості своїх учнів, виявити серед них обдарованих, які мають підвищений інтерес до фізики, і всіляко стимулювати їхню зацікавленість цією наукою. Нерідко позакласна робота буває тим першим дослідним майданчиком, де зароджуються й перевіряються нові методичні ідеї, пов’язані з удосконаленням змісту і методів навчання, шляхом впровадження до освітнього процесу оригінального фізичного експерименту.

Влаштовуючи фізичний вечір, варто приділити увагу не лише його змісту, але і формі проведення, аби зробити захід живим, захопливим, а головне — пізнавальним. Перед учителем завдання: не просто розважати учнів, а максимально активізувати їх, розвиваючи усвідомлене та серйозне ставлення до знань.
Мета: зацікавити учнів історією відкриття фізичних явищ і законів, сприяти підвищенню інтересу до предмета, навчати учнів творчо підходити до вирішення проблем, формувати вміння правильно застосовувати знання в нестандартних ситуаціях.
Обладнання: портрети Арістотеля, Архімеда, Еванджеліста Торічеллі, Блеза Паскаля, Ломоносова, Галілео Галілея, Отто Геріке, декорації для сценок, обладнання для проведення дослідів.

Перебіг фізичного вечора

І. Оголошення теми й мети вечора

Ведуча. Доброго дня, любі наші гості, учителі, учні та всі присутні в залі! Вітаємо вас на нашому святі фізики, яке ми присвячуємо атмосферному тиску, законам Архімеда. Змагатися в знаннях із фізики будуть команди ______________________ і ____________________________________. Прошу команди зайняти свої місця за столиками. А підраховувати кількість балів і визначити переможців нам допоможе журі в складі _______.

(Журі фіксує результати конкурсів у таблицю (додаток 1).

Ведучий. Сьогодні ми поговоримо про історію відкриття деяких фізичних явищ і закономірностей. Ви зможете взяти участь у конкурсах, перевірити свої знання з фізики й застосувати їх на практиці. Хай вам щастить!

ІІ. Історичні етапи розвитку вчення про атмосферний тиск

Ведуча. Відомості про фізичні явища, доступні для нас під час навчання в школі, здаються нам зараз такими простими й очевидними. Але вченим із різних країн знадобився не один десяток років грандіозної напруженої праці, щоб їх відкрити й дослідити . Уявіть собі, що ви перебуваєте на уроці в школі, а надворі 1600 рік.

Сценка 1

Дійові особи: учитель, 3 учні.
Обладнання: стіл, терези, 2 балони (надутий і порожній), банка з водою, трубка з поршнем, указка, лавка.
Учитель. Помолімося, діти мої… (Учні нахиляють голови і вдають, що моляться). Почнімо урок. (Учні сідають на лавку). Чотири стихії відомі нам: земля, вода, вогонь, повітря. Які властивості має повітря? Чи має воно вагу?
Учень 1. Великий грецький учений Арістотель (додаток 2) довів, що повітря ваги не має. Він поклав на терези два однакові шкіряні бурдюки: один сплюснутий, а інший – надутий повітрям. Терези залишились у рівновазі. (Показує дослід: підвішує до зрівноважених терезів надутий і порожній балони).
Учитель. Гідна відповідь. Тепер поговорімо про воду. Усі знають, що вода важка. Чому ж вона піднімається за поршнем? (Показує дослід: опускає трубку з поршнем і переміщає його вгору).
Учень 2. Вода піднімається, тому що «природа не терпить порожнечі». Коли ми тягнемо вверх поршень, під ним утворюється порожнеча й вода рухається туди.
Учитель. Добре, діти мої, урок завершено.
Ведуча. Я думаю, ви помітили, що наукові уявлення 1600 року про властивості повітря й дії поршневого насоса надзвичайно відрізняються від сучасних.

Запитання до першої команди: поясніть, у чому полягала помилка Аристотеля? Як потрібно поставити дослід, щоб виявити, що надутий балон важчий за порожній. (Правильна відповідь — 2 бали). (Потрібно зважувати їх безповітряному просторі. Інакше виштовхувальна сила, яка діє з боку атмосферного повітря на надутий балон, дорівнює вазі повітря, яким він наповнений).
Ведучий. У 1640 році в Італії, в саду герцога Тосканського, побудували великий фонтан, але коли пустили воду, виявилося, що вона піднялася слідом за поршнем насоса лише на 10,3 м. По допомогу звернулися до вченого Галілео Галілея (додаток 3).

Він перевірив насос і сказав, що той справний, але потім додав, що таким способом підняти воду вище взагалі не можна. Пояснити це явище вдалося учневі Галілея — Еванджеліста Торрічеллі (додаток 4).

Завдання другій команді: обґрунтуйте, чому вода не піднімається вище від 10,3 м? (2 бали). (Нормальний атмосферний тиск 760 мм рт. ст., або 0,76 м рт. ст. Густина води в 13,6 разу менша за густину ртуті. Отже, атмосферний тиск може підняти водяний стовп, у 13,6 разу більший, ніж ртутний, тобто ви- сотою 10,3 м).
Ведуча. 8 травня 1654 року зібралася вся німецька знать, щоб подивитися, як бургомістр одного міста продемонструє дослід із двома порожнистими металевими напівсферами.

Ось що він розповів: «Я наказав зшити шкіряне кільце: воно було просякнуте сумішшю воску й скипидару, затиснуте між двома напівсферами і не пропускало повітря всередину сфери. В одній напівсфері був кран, через який відкачали повітря. Окрім того, було прикріплено по 4 кільця до кожної напівсфери, через які натягувалися канати, прив’язані до упряжі коней. Тиск зовнішнього повітря був такий, що 16 коней не змогли їх роз’єднати (по 8 із кожного боку). Але варто було поворотом крана відкрити повітрю вільний доступ, як напівсфери можна було легко роз’єднати руками. Радіус куль приблизно 37 см». Але то був не просто бургомістр, а знаменитий учений.

Запитання до першої команди: як звали відомого вченого та у якому місті відбувалася ця подія? (Учений Отто фон Геріке (додаток 5), назва міста — Магдебург). (Правильна відповідь — 2 бали).
Ведучий. У 1963 році вийшла книга французького вченого Блеза Паскаля «Трактат про вагу маси повітря», в якій описані досліди про зміну атмосферного тиску з висотою.

Запитання до другої команди: ви піднялися високо в гори. Як за допомогою барометра визначити висоту місця, у якому ви перебуваєте? (Поміряти тиск біля підніжжя гори, а потім — на певній висоті. Знайти різницю цих тисків, поділити на 10, бо під час підняття при близно на кожних 10 м тиск припадає на 1 мм. рт. ст.). (2 бали).
Ведуча. Команди, увага! Великий російський учений багато часу присвятив вивченню повітряної оболонки Землі. Він увів у науку слова «атмосфера», «барометр», одним із перших пояснив причину пружності повітря й механізм передавання атмосферного тиску за всіма напрямками без зміни.

Запитання до першої команди: про якого вченого йде мова? (Михайло Васильович Ломоносов (додаток 6). (2 бали).
Ведучий. Запитання до другої команди: поясніть на основі молекулярних уявлень, чому в кімнаті на першому поверсі та надворі атмосферний тиск однаковий? (Молекули повітря дуже рухливі, а тому легко проникають із вулиці до кімнати через щілини у вікнах і дверях, тож тиск вирівнюється). (2 бали).
Ведуча. Підіб’ємо підсумок першої частини нашого вечора. Про атмосферний тиск і його особливості люди дізналися завдяки працям фізиків з Італії — Галілео Галілея і Еванджеліста Торрічеллі, Франції — Блеза Паскаля, Німеччини — Отто Геріке, Росії — Михайла Васильовича Ломоносова.

Ці знання передавалися з покоління в покоління, переглядали, доповнювали новими знаннями, тож ми маємо можливість повною мірою користуватися ними в наш час.
Просимо журі оголосити результати конкурсу.

ІІІ. Відкриття Архімедової сили

Ведучий. А тепер, друзі, ми запрошуємо вас відвідати музей «Фізика навколо нас». На кожному кроці нас оточує багато речей і пристосувань, якими ми користуємося, але дуже рідко замислюємося над тим, які фізичні явища лежать в основі їх дії. Наш музей допоможе зрозуміти та усвідомити це. Він складається з двох відділів: «Фізика і медицина» та «Фізика в побуті». У кожному відділі по чотири експонати.

(Відкривається сцена, на якій два учнівські столики з експонатами. На одному столику вивіска «Медичний відділ», а на другому — «Побутовий відділ». Експонати: а) шприц, медична банка, піпетка, апарат для вимірювання тиску; б) модель фонтана, засіб для розприскування води, машина для натирання картоплі, кухонний комбайн із присмоктувачами).

Ведучий. Прошу двох учасників від кожної команди піднятися на сцену. Вони сьогодні виконуватимуть роль екскурсоводів музею і після невеличкої підготовки покажуть нам принцип дії його експонатів.

(Після жеребкування під музику учасники піднімаються на сцену, обмірковують свої дії, а коли музика стихає, детально розказують про прилади і демонструють принцип їх дії). (По 2 бали за розповідь про кожен експонат).

Ведуча. Зараз ми перенесемося в Грецію кінця III століття до н. е. Там у цей час, в Сиракузах, на острові Сицилія, жив і працював один із найвидатніших учених стародавності — Архімед (додаток 7).

Йому належить низка відкриттів у фізиці, математиці. У його праці про плавучі тіла містяться основні закономірності гідростатики, зокрема відомий «Закон Архімеда». Йому ми зобов’язані таким відкриттям, як важіль, ґвинт, блок, коловорот. Під час війни з римлянами він зробив велику послугу рідному місту, сконструював метальні машини. В основу сценок, які ви зараз побачите, покладені легенди, пов’язані з ім’ям Архімеда. Але в зображенні подій ми дали волю своїй фантазії.

Сценка 2

(На сцені два трони. Біля них жрець, Архімед, цариця).

Цар Гієрон (встає з трону, підносить праву руку). Сьогодні у нас великий день. Римляни зняли блокаду міста і відплили із Сицилії. Віддячимо богам за нашу перемогу. (Усі підносять руки).
Усі. О, всемогутній Зевсе! Дякуємо тобі за твою всемогутню ласку!
Цар Гієрон. Перемога дісталась нам нелегко, і вона не випадкова. Наші військові машини виявилися кращими за римські. Їх винайшов наш математик, механік, інженер, астроном. Машини навели на римлян такий страх, що вони не змогли перемогти без знань і мудрості Архімеда.
Цариця. Так я і знала, що про нас забудуть. Коли римляни блокували місто, великий Архімед сказав, що без жінок із ворогами не впоратися. Він звелів нам узяти всі свої дзеркала і розмістив нас на стінах міста. За його наказом ми спрямували сонячні промені, відбиті від дзеркал, спочатку на вітрила одного гого корабля — він спалахнув, потім на третє судно, і воно також зайнялося. Римляни з жахом відступили. А тепер про нас забули.
Цар Гієрон. Я, цар Гієрон, забув про жінок. (Біжить до зали, падає на коліна перед жінкою). Я, цар усієї Греції, падаю перед вами на коліна. О, всемогутній Зевсе! Збережи всіх жінок, присутніх у цьому залі, а також жінок усіх епох і народів. Я всіх вас люблю так, як не любив нікого і ніколи.
Цариця (біжить до зали, сцена закривається). Оце так! (Тягне його за руку). Усемогутній царю, згадавши про жінок, ви забули про всі земні справи.
Цар Гієрон. Я люблю вас, жінки!
Цариця. Досить! Отямтеся! (Б’є царя по щоці).
Цар Гієрон. Царице… це ви?
Цариця. Я! Я! Кличте мерщій майстра. (Виходять на сцену перед завісою).
Цар Гієрон. Покликати сюди майстра! (Входить майстер із короною). Головний жрець храму Зевса. (Жрець виступає вперед). На знак перемоги над Римом дарую храму золоту корону.
Жрець (дістає динамометр, зважує корону). Так, тут рівно дві міри. Але як дізнатися, чи із чистого золота зроблено корону? Можливо, майстер додав до неї срібла, а частину золота вкрав. Це може розгнівати Зевса.
Цар Гієрон (звертаючись до вченого). О, мудрий Архімеде! Ця задача гідна тебе. Дізнайся, не ламаючи корони, чи немає в ній домішок срібла. (Сцена відкривається, на сцені лише Архімед із короною в руках. Він замислився. На сцені ванна).
Архімед. Така гарна корона! І такої складної форми…. Шкода пошкодити її. (Пауза). А мені потрібно дізнатися, який об’єм корони. Для чого? Золото дуже важкий метал, а срібло — набагато легший. Якщо корона зроблена не з чистого золота, а з його сплаву, то хоч вага й залишиться такою самою, об’єм буде більшим. Як же визначити об’єм корони? (Чухає потилицю).
Банщик. Архімеде, ванна готова!
Архімед. Зараз! Зараз!
Банщик. Ось так завжди! Спочатку «Підготуй ванну», а потім «Зараз, зараз». Вода холоне!
Архімед (у світлих штанях і водолазці сідає у ванну). Дивися! Я занурився у воду, і її рівень піднявся. Я ніби став легшим. (До банщика). Подай сюди корону й терези. Зважу корону в повітрі. (Дивиться на показники). А тепер занурю її у воду. І вона стала легшою! На корону діє виштовхувальна сила, що дорівнює різниці показників терезів.

Чекай! Але ж ця сила дорівнює вазі витісненої води! Так… Густина води відома. Отже… Зараз підрахую об’єм корони. Усе готове! Тепер потрібно згадати, скільки дорівнює об’єм двох мір золота. Так, так. Об’єм корони більший, ніж об’єм золота. Отже, тут є домішка срібла. Еврика!!! (Вискакує з ванни. Біжить, потім зупиняється і ляскає себе по лобі).

Е ні! Голим я не піду. Навіть якщо про це розповідатимуть у школах протягом двох тисяч років! (Повертається. Надіває хітон і виходить).
Банщик. Еврика! Еврика! Тепер два тисячоліття всі говоритимуть: «Архімед закон відкрив…» Я вважаю, у цій справі банщик — головна особа. Не було б мене, не було б ванни й закону.
(Сцена закривається).

Сценка III

(На сцені трон, цар, цариця. Вбігає Архімед).
Архімед. Великий царю! Я розв’язав твою задачу з короною. Боги просвітили мене, і я виявив, що в короні є домішка срібла. Майстер-злодій.
Жрець. Нехай гнів Зевса впаде на його голову!
Цар Гієрон. Варто! Арештувати злодія! (Майстер непритомніє. Варта виносить його).
Архімед. Шляхом міркувань я дійшов висновку: «Тіла, перебуваючи в рідині, втрачають у вазі стільки, скільки важить рідина, взята в об’ємі тіла». Цей висновок настільки важливий, що я його нарікаю законом. Люди користуватимуться ним віками.
(Сцена закривається).
Ведучий. А тепер на основі закону Архімеда ви маєте розв’язати експериментальну задачу.
Ведуча. Пропонуємо завдання «Так просто не вип’єш». Запрошуємо двох учнів із зали. У нас є дві пляшки із соком. Вам потрібно випити сік із пляшок, тісно обхопивши губами пляшечку, не розтуляючи губ. (Учні намагаються напитися, але в них нічого не виходить).

Завдання першій команді: поясніть із погляду фізики, чому не можна напитися у такий спосіб? (Коли ми п’ємо, то періодично втягуємо з порожнини рота повітря в легені. У роті створюється місце зниженого тиску, під дією якого рідина спрямовується туди. Якщо ми не розтуляємо губ, то тиск в пляшечці та в ротовій порожнині вирівнюється і рідина не тече). (2 бали).
Ведучий. У вас є банка із соком і шило.

Запитання другій команді: як вилити сік за допомогою шила? (Потрібно пробити два отвори. Якщо банку трохи нахилити, то через один отвір буде входити атмосферне повітря, створюючи там атмосферний тиск, а з другої — витікати під дією власної ваги). (2 бали).

IV. Підбиття підсумків

Ведучий. А тепер просимо журі оголосити остаточні результати нашого змагання. (Журі оголошує команду переможця, членів якої нагороджують призами.)

Використані джерела

1. Житомирский С. Архимед: пособ. для учащихся. Москва: Просвещение, 1981.
2. Кікець М. Вечори цікавої фізики: посіб. для вчит. Київ: Радянська школа, 1960.
3. Корніч А. Організація роботи учнів з фізики в позаурочний час: посіб. для вчит. Київ: Радянська школа, 1984.
4. Ланина И. Внеклассная работа по физике. Москва: Просвещение, 1977.
5. Щербина Т. Чому? Цікаві питання з фізики: 7—9 кл. Київ: Редакція загальнопедагогічних газет, 2003.

Автор: Микола МЕЛЬНИК, учитель фізики, учитель вищої категорії загальноосвітньої школи I—III ст. с. Рудники Маневицького р-ну, Волинська обл.