«Проектная деятельность по физике как средство обучения и воспитания школьникана ступени основной и старшей школы»
|
Скачать 1.06 Mb.
|
|
Глава1.Открытие животного электричества…..…….4 Глава2.Электричество и человек..………………………7 Глава3. Электричество и растения …………………………7 Глава4. Рыбы-электрогенераторы ……………….................................8 Заключение………………………………………………………………10 Список литературы………………….………………………………………............11 Приложения….. …………………………………12 Введение Взаимоотношения между жизнью и электромагнитными явлениями были предметом жарких споров на протяжении более четырех с лишним веков. И только в нашем столетии с появлением достаточно чувствительных приборов удалось продемонстрировать, что протекание многих процессов в живом организме действительно сопровождается изменениями электрического поля. За последние 20-30 лет накопилось множество данных, указывающих на высокую чувствительность живых организмов к электромагнитному полю. При этом наблюдаемые эффекты ни в коей мере нельзя объяснить тепловым действием такого поля. История изучения электричества интересна и поучительна. Электрические явления были известны человечеству за многие века до нашей эры по эффекту притягивания некоторых легких предметов к другим предметам (например, янтарю, сере, алмазу и др.), которые предварительно были потерты о шерсть или кожу. Изучая на уроках физики электрические явления, нас заинтересовал вопрос «живого» электричества.Мы провели анкетирование среди учащихся 7- 9 классов (приложение №1). И выяснили, что ребята принимают явление электризации тел при трении за проявления живого электричества и мало знакомы с проявлением электричества в живой природе. Поэтому была поставлена цель исследования – собрать информацию об открытии животного электричества, примерах его проявления в природе и познакомить с ней обучающихся. Для достижения цели исследования были определены следующие задачи: - изучить электрические явления; - экспериментально обнаружить «живое» электричество; - выявить факты проявления электричества в живой природе; - выявить влияние электрических явлений на организм человека; Для выполнения задач был изучен материал, изложенный в научно-популярной литературе, осуществлен поиск информации в интернете, проведен анализ полученной информации. Глава 1. Открытие животного электричества. Электрические явления были известны человечеству за многие века до нашей эры по эффекту притягивания некоторых легких предметов к другим предметам (например, янтарю, сере, алмазу и др.), которые предварительно были потерты о шерсть или кожу. Тем не менее, вплоть до начала XVIII века науки об электричестве фактически не существовало, поскольку получать электричество в таком количестве, которого было бы достаточно для экспериментирования с этим предметом, люди научились только в начале XVIII в. благодаря изобретению электрофорной машины (ее придумал английский физик-экспериментатор Ф. Гауксби). Важнейшие открытия в области электричества посыпались вслед за его изобретением как из рога изобилия. В 1729 г. С. Грей установил, что все вещества делятся на проводники и изоляторы (т.е. диэлектрики), а в 1733 г. открыли существование двух типов электрических зарядов, которые позднее Б. Франклин назвал «положительным» и «отрицательным» зарядами. Однако начало поистине всеобщего увлечения электрическими явлениями положило открытие Б. Франклином атмосферного электричества. Потрясением даже для ученого люда открытие Франклина было потому, что до его опытов никто не сомневался в том, что гром возникает по причине ударов одного облака о другое. Эксперимент Франклина с запуском воздушного змея во время грозы был прост, но смертельно опасен: годом позже (в 1753 г.), проводя аналогичные опыты, погиб друг Ломоносова, академик Г.В. Рихман. Последняя четверть XVIII века ознаменована еще одним эпохальным событием – выходом в свет «Трактата о силах электричества при мышечном движении» (1791 г.), в котором итальянский врач и ученый ЛуиджиГальвани описал эксперименты, свидетельствующие в пользу существования в природе «животного электричества» (приложение № 2). В один из осенних вечеров 1789 г. ЛуиджиГальвани (1737-1798) делал опыты над мышцами лягушки. Особенно его интересовало действие на мускулы ног животного электрических разрядов, которые получали тогда от электрофорной машины. Препарированная лягушка (со снятой кожей) подвешивалась на медном крючке. Как только в мышцу конечности пропускали электрический разряд, мышца вздрагивала, сокращалась, лапка подпрыгивала. Каково же было удивление ученого, когда он заметил, что сокращение мышц происходит и без воздействия электрических разрядов, а просто от соприкосновения с ножом, скальпелем или железной проволокой. Явление казалось загадочным. Для исследователя мало обнаружить факт, его надо объяснить. После ряда повторных опытов Гальвани заключил, что в нервах и мышцах лягушки возникают электрические токи. Несмотря на то, что современникам Гальвани, уже много лет имевшим для экспериментов лейденскую банку, было хорошо известно о раздражающем действии электричества на нервы и мышцы, и даже были известны электрические скаты и угри, идея генерации электричества собственно живыми тканями наделала много шума. Дело в том, что в ее свете становились бессмысленными дальнейшие рассуждения о душе и «жизненной силе» как источнике всякого движения живых объектов, поскольку главным действующим лицом в механизме обеспечения движения становился «электрический флюид». Понятно, что серьезными людьми столь значительный результат на веру не принимается, и опыты Гальвани немедленно подверглись многочисленным проверкам. Решил проверить их и Алессандро Вольта – к тому времени уже профессор физики, известный изобретением конденсатора и весьма чувствительного электроскопа. Повторив опыты Гальвани, он пришел к выводу, что электричество не возникает в теле лягушки, а образуется в результате соприкосновения двух разнородных металлов (медь и железо) с животными тканями, т. е. проводниками второго рода. Лапка лягушки, по мнению Вольта, является лишь своего рода чувствительным прибором, показывающим прохождение электрического тока. На опыты у него ушло менее 3 лет, но в процессе работы ему удалось изобрести источник постоянного тока: гальванический элемент, или элемент Вольта (батарея таких элементов получила название вольтов столб), навеки вписавший его имя в скрижали истории мировой науки, и… «закрыть» открытие «животного электричества». Вольта был прав, когда утверждал, что электрический ток возникает в определенной среде при соприкосновении двух разнородных металлов. Но прав был и Гальвани, доказывая, что в живых организмах образуется электричество. После долгих поисков ему удалось доказать, что лапка лягушки сокращается и без всякого соприкосновения с металлом. Из тщательно поставленных опытов с исключением всех металлов был сделан неоспоримый вывод, что в животных тканях образуется и собственное электричество. После опытов Гальвани ученые заинтересовались “животным” электричеством, как его назвал ДюбуаРеймон (1818-1896). И. М. Сеченов (1829-1905), А. Ф. Самойлов, Б. Ф. Вериго и другие русские физиологи внесли значительный вклад в изучение этого интересного явления. В 1881 г. И. М. Сеченов в спинном и головном мозгу лягушки обнаружил так называемые спонтанные (сами собой возникающие) электрические колебания. По мере того как совершенствовались электроизмерительные приборы, электрические токи (или биотоки) обнаруживались у всё большего числа животных и растений. Из отдельных работ выросла специальная научная дисциплина – электрофизиология. Исследования Гальвани и Вольта дали возможность создавать источники постоянного тока, накоплять электрическую энергию и применять ее для различных целей. Они показали также, что “животное” электричество и электричество, возникающее в гальванических элементах, - одно и то же. Предпосылки к более широкому взгляду на открытие Гальвани стали витать в воздухе научного познания лишь к исходу ХХ столетия, и первые же прикосновения к ним проявились целым каскадом любопытнейших феноменов. Одним из наиболее интригующих в ряду этих феноменов является, пожалуй, феномен так называемого «информационного» действия электромагнитного излучения на живые объекты. Исторически доминанта вещественных категорий в теме изучения «животного электричества» сформировалась как следствие естественного развития науки в XIX столетии. Центральной его тенденцией явилось то, что единая наука, оформившаяся в течение предыдущего века в самостоятельный метод познания, стала прогрессивно дифференцироваться на отдельные ветви, в силу чего физика и биологические науки разошлись по разным цехам. Физики, получив управляемый источник электричества в виде гальванической батареи, за очень короткое время открыли множество законов, характеризующих это явление, получили переменный ток и разобрались в том, что в основе всех электрических явлений, включая электрический ток, лежит невещественная субстанция – электрическое поле. Медики же, лишенные методической оснащенности физиков, прочно застряли в изучении «животного электричества» на категории тока, уходящей корнями в представления о некоем «электрическом флюиде», т.е. аналогу жидкости, способной течь подобно тому, как заряды в опыте «перетекают» с одного предмета на другой. Дело в том, что предпочтение категориям тока, по-видимому, подсознательно формируется в процессе общения с предметом, состояние которого определяется сплошь потоковыми показателями: током крови, током лимфы, током желчи, выделениями желез внутренней секреции и т.п. Глава 2. Электричество и человек. В 1882 г. наш знаменитый физиолог Н. Е. Введенский впервые в мире с помощью телефона услышал биоэлектрические токи, возникающие в мышцах и нервах человека. Существует много биологических эффектов влияния электромагнитного поля на организм человека. Известно, например, что общий наркоз (потерю сознания и болевой чувствительности) можно вызвать, пропуская через мозг человека импульсы переменного тока. Этот способ обезболивания во время операций широко применяют сейчас у нас в стране и за рубежом. Рост костей нашего скелета изменяется в электрическом поле, и это используют сейчас для лечения переломов. Глава 3. Электричество и растения. За 221 год исследований «животного электричества» (считая от 26.09.1786 г., когда Гальвани провел первое наблюдение, описанное в его «Трактате») люди узнали, что в живой природе существует немало процессов, связанных с электрическими явлениями. Рассмотрим некоторые из них. Многие цветы и листья имеют способность закрываться и раскрываться в зависимости от времени и суток. Это обусловлено электрическими сигналами, представляющими собой потенциал действия. Можно заставить листья закрываться с помощью внешних электрических раздражителей. Кроме то го, у многих растений возникают токи повреждений. Срезы листьев, стебля всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани. Мы провели опыты по обнаружению электричества и получили незначительные токи, используя лимон, картофель, яблоко. Если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом приложить к кожуре два электрода, то они не выявят появления напряжения. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится напряжение, и гальванометр отметит появление силы тока. То же самое происходит и с другими овощами (приложение №3). А используя несколько лимонов, мы смогли зажечь лампочку. Изменение потенциала некоторых растительных тканей в момент их разрушения исследовал индийский ученый Бос. В частности, он соединил внешнюю и внутреннюю часть горошины гальванометром. Горошину он нагревал до температуры до 60С, при этом был зарегистрирован электрический потенциал в 0,5 В. Этим же ученым была исследована подушечка мимозы, которую он раздражал короткими импульсами тока. При раздражении возникал потенциал действия. Реакция мимозы была не мгновенной, а с запаздыванием на 0,1с. Кроме того, в проводящих путях мимозы распространялся другой тип возбуждения, так называемая медленная волна, появляющаяся при повреждениях. Эта волна минует подушечки, достигая стебля, вызывает возникновение потенциала действия, передающегося вдоль стебля и приводящего к опусканию близлежащих листьев. Мимоза реагирует движением листа на раздражение подушечки током 0,5 мкА. Чувствительность языка человека в 10 раз ниже. Глава 4. Рыбы-электрогенераторы. Не менее интересные явления, связанные с электричеством, можно обнаружить и у рыб. Древние греки остерегались встречаться в воде с рыбой, которая заставляла цепенеть животных и людей. Эта рыба была электрическим скатом и носила название торпеда. В жизни разных рыб роль электричества различна. Некоторые из них с помощью специальных органов создают в воде мощные электрические разряды. Так, например, пресноводный угорь создает напряжение такой силы, что может отразить нападение противника или парализовать жертву. Электрические органы рыбы состоят из мышц, которые потеряли способность к сокращению. Мышечная ткань служит проводником, а соединительная – изолятором. К органу идут нервы от спинного мозга. А в целом он представляет собой мелкопластинчатую структуру из чередующихся элементов. Угорь имеет от 6000 до 10000 соединенных последовательно элементов, образующих колонку, и около 70 колонок в каждом органе, расположенных вдоль тела. У многих рыб (гимнарха, рыбыножа) голова заряжается положительно, хвост – отрицательно, а вот у электрического сома, наоборот, хвост – положительно, а голова – отрицательно. Свои электрические свойства рыбы используют как для атаки, так и для защиты, а также для того, чтобы отыскивать жертву, ориентироваться в мутной воде, опознавать опасных противников. Существуют также слабоэлектрические рыбы. Они не имеют каких либо электрических органов. Это обыкновенные рыбы: караси, карпы, пескари и др. Они чувствуют электрическое поле и излучают слабый электрический сигнал. Сначала биологи обнаружили странное поведение небольшой пресноводной рыбки – американского сомика. Он чувствовал приближение к нему металлической палочки в воде на расстоянии нескольких миллиметров. Английский ученый Ганс Лиссман заключал в парафиновую или стеклянную оболочку металлические предметы, опускал их в воду, но обмануть нильского сомика и гимнархуса ему не удалось. Рыбка чувствовала металл. Действительно, оказалось, что рыбы имеют специальные органы, которые воспринимают слабую напряженность электрического поля. Проверяя чувствительность электрорецепторов у рыб, ученые проводили опыт. Закрывали аквариум с рыбкой темной тканью или бумагой и водили рядом по воздуху небольшим магнитом. Рыбка чувствовала магнитное поле. Потом исследователи просто водили возле аквариума руками. И она реагировала даже на самое слабое, создаваемое человеческой рукой, биоэлектрическое поле. Рыбы не хуже, а порой и лучше самых чувствительных в мире приборов регистрируют электрическое поле и замечают малейшее изменение его напряженности. Рыбы, как оказалось, не только плавающие “гальванометры”, но и плавающие “электрогенераторы”. Они излучают в воду электрический ток и создают вокруг себя электрическое поле, значительно большее по силе, чем возникающее вокруг обычных живых клеток. С помощью электрических сигналов рыбы могут даже особым образом “переговариваться”. Угри, например, при виде пищи начинают генерировать импульсы тока определенной частоты, привлекая тем самым своих собратьев. А если двух рыб поместить в один аквариум, частота их электрических разрядов сразу же увеличивается. Рыбы соперники определяют силу своего противника по силе излучаемых им сигналов. Другие животные таких чувств не имеют. Почему же только рыбы наделены этим свойством? Рыбы живут в воде. Морская вода прекрасный проводник. Электрические волны распространяются в ней, не затухая, на тысячи километров. Кроме того, рыбы имеют физиологические особенности строения мышц, которые со временем стали “живыми генераторами”. Способность рыб аккумулировать электрическую энергию, делает их идеальными аккумуляторами. Если бы удалось подробнее разобраться с деталями их работы, произошел бы переворот в технике, в плане создания аккумуляторов. Электролокация и подводная связь рыб позволила разработать систему для беспроводной связи между рыболовным судном и тралом. Заключение. Уместно было бы закончить примером, который был представлен на выставке Английского научного Королевского общества в 1960 г. В аквариум с электрическим скатом были опущены два электрода, к которым был подключен вольтметр. Когда рыба находилась в состоянии покоя, вольтметр показывал 0 В, при движении рыбы – 400 В. Природу этого электрического явления, человек разгадать до сих пор не может. Если бы ученым удалось разобраться, как рыбам удается вырабатывать электрическую энергию, произошел бы переворот в технике. Был бы получен новый источник энергии. Тайна электрических явлений в живой природе и сейчас будоражит умы ученых и требует своего решения. Материал нашего исследования предназначен для людей, которые хотят пополнить свои знания об электрических явлениях. Мы надеемся, чтобы учащиеся, познакомившись с собранной нами информацией, поняли, что изучая физику можно объяснить множество явлений в природе. Практическая ценность выполненного исследования нам представляется в использовании полученного материала на уроках. Список литературы:
Свою работу учащиеся представили в виде красочной презентации на школьной конференции, во время проведения Декады физики в школе. Некоторые темы уроков, в рамках которых мы используем метод проектов и темы выполненных проектов Приложение А |
Похожие:
 |
Уроках технологии как средство развития творческого потенциала учащихся Этим требованиям в полной мере отвечает проектная деятельность в учебном процессе. Исходя из реальностей сегодняшнего дня, возросших... |
|
Рабочая программа Воспитателя старшей группы «Медвежонок» (5-6 лет)... Рабочая программа по развитию детей старшей группы (Далее Программа) разработана в соответствии с примерной основной общеобразовательной... |
|
Рабочая программа по развитию детей старшей дошкольной группы (Далее... Объем образовательной нагрузки и методическое оснащение стр. 15 |
 |
Образования и науки самарской области межрегиональная научно-практическая... Межрегиональная научно-практическая конференция среда образовательного учреждения как средство воспитания |
|
Приказ от 28 июля 1986 г. N 169 об утверждении положения об учебных... В целях совершенствования воспитания и обучения, трудовой подготовки учащихся приказываю |
|
Кинообразование как средство эстетического воспитания и художественного развития школьников Научн0-исслед0вательский институт художественного воспитания акадимии педагогических наук СССР |
|
Пояснительная записка 1 Исторический справка. 2 Цели и задачи организации кадетского класса 4 Центрами кадетского обучения и воспитания ранее были кадетские школы и школы-интернаты. На основании Указа Президента РФ в 2014-2015... |
|
Пояснительная записка 3-10 Иностранный язык стал в полной мере осознаваться как средство общения, средство взаимопонимания и взаимодействия людей, средство... |
|
Образовательная программа начальной школы муниципального общеобразовательного... Стандарт к структуре основной образовательной программы, определяет содержание и организацию образовательного процесса на ступени... |
|
Программа воспитания и социализации обучающихся основной образовательной... Программа духовно-нравственного развития, воспитания обучающихся на ступени основного общего образования |
|
Рабочая программа по предмету «Английский язык» Иностранный язык стал в полной мере знаваться как средство общения, средство взаимопонимания и взаимодействия людей, средство приобщения... |
|
Методические рекомендации по организации внеучебной деятельности... Внеучебная деятельность школьников – понятие, объединяющее все виды деятельности школьников (кроме учебной), в которых возможно и... |
|
Пояснительная записка основной образовательной программы 3 5 Определение... Программа духовно-нравственного развития и воспитания обучающихся на ступени начального общего образования |
|
Публичный отчет об образовательной и финансово-хозяйственной деятельности Работает клуб, библиотека, детский комбинат, социально-реабилитационный центр для детей. Школа располагается в шести зданиях: здание... |
|
Пояснительная записка рабочая программа по физике для основной школы разработана в соответствии Федерального Государственного образовательного стандарта общего образования (фгос ооо, М.: «Просвещение», 2012 год) |
|
«Игра – драматизация как средство воспитания правовой культуры» Областное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования |