Викторина «Физика и…»



Цель викторины: создание в представлении учащихся общей картины мира с его единством и многообразием свойств неживой и живой природы, развитие познавательного интереса учащихся, их активности, расширение кругозора.

Участники викторины: учащиеся 9-х классов. В игре могут принимать участие несколько команд. Выбираются ведущий, члены жюри. Зрители могут помогать своей команде, участвуя в конкурсе для болельщиков.

Ведущий: Дорогие друзья! В современном естествознании, физика является одной из лидирующих наук. Она оказывает огромное влияние на другие науки, на развитие техники, производства. Тесная связь физики с другими науками объясняется важностью физики, её значением, так как физика знакомит нас с наиболее общими законами природы, управляющими течением процессов в окружающем нас мире и во Вселенной в целом. Известно, что цель изучения физики заключается в отыскании общих законов природы и в объяснении конкретных процессов на их основе. По мере продвижения к этой цели перед учеными постепенно вырисовывалась величественная и сложная картина единства природы. Мир представляет собой не совокупность разрозненных, независимых друг от друга событий, а разнообразные и многочисленные проявления одного целого. В сегодняшней нашей викторине «Физика и …» мы попытаемся глубже проникнуть в связи физики с другими науками. Поприветствуем команды-участницы. Они собрались здесь для того, чтобы выяснить, кто же из них самый внимательный, смекалистый, находчивый. Ну, а чтобы их правильно рассудить, в нашей игре принимает участие многоуважаемое жюри в составе… (представление членов жюри). Ни одна викторина не обходится без наших любимых зрителей-болельщиков, которые переживают за своих одноклассников и надеются на их победу. А сейчас о правилах викторины. После каждого вопроса команды в течение одной минуты должны дать ответ на вопрос, записав его в протокол соответствующего тура, и затем отдать протокол жюри. Правильный полный ответ оценивается в 2 балла. Болельщики также могут заработать для себя и своей команды несколько баллов. После четвертого тура для команд будет предложен тур для болельщиков. За каждый верный ответ — 1 балл. Баллы, заработанные болельщиками, складываются с баллами их команды.

Итак, первый тур «Физика и биология». Наша викторина начинается со встречи двух ученых. (Разыгрывается сценка).

Первый ученый: Уважаемый! Я просто настаиваю на своей правоте! Животным присуще электричество. В природе существует «животное электричество»!

Второй ученый: «Животного электричества» не существует, ну, разве что у «электрических рыб».

Первый ученый: В ходе своих опытов я разрезал и препарировал лягушку. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра. Я уверен, что мышцы и нервы генерируют «животное электричество» без всяких проводников, иначе как объяснить подергивание лапок лягушки как при наличии молнии, так и при ее отсутствии.

Второй ученый: Не может быть! Я думаю, что причиной сокращения мышц служит не животное электричество, а контакт разнородных металлов. Ведь в Вашей установке используются два разнородных металла, которые замыкаются через солевой раствор. Я докажу, что можно создать «искусственный электрический орган», руководствуясь только физическими принципами.

Ведущий: Жаркая полемика о природе электричества продолжалась между этими учеными долгое время. Но так вышло, что последователями этих талантливых ученых было доказано, что оба они были правы, каждый со своей точки зрения. Прошли годы, и сейчас развиваются как электротехника, и электрофизиология. Внимание, вопрос? Назовите имена этих ученых, первого из которых считают отцом одного из разделов биофизики — электрофизиологии, а второй является изобретателем «искусственного электрического органа» — родоначальника источников электрического тока. (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Правильный ответ. Это два современника: Луиджи Гальвани (1737–1798), профессор, преподававший медицину в университете г. Болонья, и физик Алессандро Вольта (1745–1827). Существование биоэлектричества, обладающего теми же, свойствами, что и обычное электричество, было доказано впоследствии соотечественниками Гальвани, исследования которого были важной вехой на пути изобретения «вольтового столба» самим Алессандро Вольта. Подведем итоги первого тура. Слово жюри. (Жюри объявляет итоги первого тура).

Ведущий: Переходим ко второму туру «Физика и медицина». Когда мы приходит на прием к терапевту, врач измеряет нам кровяное давление. Измеряют давление с помощью манометра и фонендоскопа. На правую руку врач надевает соединенную с манометром манжету, в которую накачивает воздух. Фонендоскоп врач прикладывает к артерии и, постепенно понижая давление в манжете, ждет появления звуков ударов в фонендоскопе. То значение давления, при котором начинаются удары, называют «верхним» значением давления, а то значение, при котором удары прекращаются — «нижним» значением давления. Такой способ измерения давления был предложен еще в начале XX в. Природа этих возникающих звуков оставалась неясной почти до конца XX в., пока механики не предложили следующее объяснение природы их появления. Как известно, кровь движется по артерии под действием сокращений сердца. Вызываемое сокращением сердца изменение давления крови распространяется по стенкам артерии в виде пульсовой волны. Значение давления в «пике» волны, которое достигается при сокращении сердца — «верхнее» давление крови. При расслаблении сердца при «спаде» волны — «нижнее». Сначала врач накачивает воздух в манжету до давления, превышающего «верхнее» кровяное давление. При этом артерия под манжетой сплющена в течение всего цикла сердечных сокращений. Затем воздух постепенно выпускают из манжеты и, когда давление в ней становится равно «верхнему» давлению крови, артерия хлопком расправляется и вызываемые сокращениями сердца пульсации крови приводят в колебание окружающие ткани на поверхности руки. При этом врач слышит звук и фиксирует значение «верхнего» давления крови. При дальнейшем понижении давления в манжете, каждый раз, когда оно будет совпадать с давлением крови, в фонендоскопе будут слышны звуки. Но после того, как давление воздуха в манжете достигнет «нижнего» значения кровяного давления, артерия окончательно расправляется и звуки исчезают. Так врач фиксирует «нижнее» значение давления крови по последнему удару. Внимание, вопрос! Как называются эти звуки? (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Рассмотренный способ измерения давления в 1905 г. предложил русский врач, участник русско-японской войны, Николай Сергеевич Коротков, и с тех пор слышимые в фонендоскопе удары называются во всем мире звуками Короткова. Механики объяснили, что звуки Короткова прослушиваются только тогда, когда давление воздуха в манжете меняется от «верхнего» до «нижнего» значений давления крови. Подведем итоги второго тура. Слово жюри. (Жюри объявляет итоги второго тура).

Ведущий: Переходим к третьему туру «Физика и астрономия». Известно, что астрофизика — это часть астрономии, которая изучает физические свойства небесных тел и процессы, протекающие в них и в космическом пространстве на основании физических законов. Многие физические открытия были сделаны при анализе явлений в космосе. Создание прибора спектроскопа немецким химиком-экспериментатором Робертом Вильгельмом Бунзеном и известным физиком Густавом Робертом Кирхгофом позволило в применении с телескопом анализировать излучение Солнца и установить его химический состав. (Разыгрывается сценка).

Бунзен: Коллега, я изобрёл горелку, способную давать очень чистое белое пламя.

Кирхгоф: Для чего нужна была такая горелка?

Бунзен: Оказывается, атомы разных химических элементов испускают свет разной длины волны. И если нагревать в таком чистом пламени вещество, то пламя будет окрашиваться в разные цвета. Например, натрий даст ярко-жёлтый цвет пламени, калий — фиолетовый, барий — зелёный. Именно по цвету пламени можно определить химический состав вещества.

Кирхгоф: Я предлагаю изучать не цвет пламени, окрашенного парами металлических солей, а его спектр. Давайте распилим пополам подзорную трубу и поместим эти половинки в отверстия, проделанные в коробке из-под сигар, в которой будет находиться стеклянная призма.

Бунзен: Действительно, раскаляя в чистом белом пламени образцы химических элементов, а затем, пропуская световые лучи от них через призму, чтобы мы получим их спектр. Спектральные линии характеризуют химические элементы, излучающие их. Так как каждый элемент имеет свой спектр, отличный от спектров других элементов, то исследуя спектры небесных тел, можно определить их химический состав.

Ведущий: Так было положено начало спектральному анализу, позволившему определять качественный и количественный состав исследуемого объекта дистанционно. Внимание вопрос. Какой газ был открыт сначала при исследовании солнечного света с помощью спектроскопа, а затем спустя более четверти века его обнаружили и в атмосфере Земли? (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Правильный ответ — гелий, от слова «helios», что в переводе с греческого и означает Солнце. Газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и на Земле. В наше время этот газ больше всего известен в обычной жизни как газ для надувания дирижаблей и воздушных шаров, а в науке — благодаря его применению в криогенике, технологии достижения сверхнизких температур. Подведем итоги третьего тура. Слово жюри. (Жюри объявляет итоги третьего тура).

Ведущий: Переходим к четвертому туру «Физика и география». Сущность атмосферного давления, зарождение ветра, особенности формирования ледниковых форм рельефа и многое другое раскрыть порой очень сложно, не прибегнув к знаниям, полученным на уроках физики. Известно, что сейсмическими волнами называют волны, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений или каких-либо мощных взрывов. Так как Земля в основном твердая, то в ней одновременно могут возникать два вида волн — продольные и поперечные. Скорость этих волн неодинакова. Продольные волны распространяются быстрее поперечных волн. Например, на глубине 500 км скорость поперечных сейсмических волн ≈ 5 км/с, а скорость продольных волн ≈ 10 км/с. Распространяясь от очага землетрясения, первыми на регистрирующую (сейсмическую) станцию приходят продольные волны, спустя некоторое время — поперечные. Зная скорость распространения волн в земной коре и время запаздывания поперечной волны, можно определить расстояние до эпицентра землетрясения. Сейсмические волны используются для исследования глубоких слоёв Земли. Когда сейсмические волны проходят через среду, плотность и состав которой изменяются, то скорости волн также меняются, что проявляется в преломлении волн. В более плотных слоях Земли скорость волн возрастает; соответственно, возрастает угол преломления. Характер преломления сейсмических волн позволяет исследовать плотность и внутреннее строение Земли. Отсутствие поперечных волн, прошедших через центральную область Земли, позволило английскому сейсмологу Олдгему сделать вывод о существовании жидкого ядра Земли. Внимание, задача! На рисунке схематически изображено распространение сейсмический волны от очага землетрясения. Какой из слоёв (А или Б) имеет бόльшую плотность? Ответ обоснуйте. (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Правильный ответ. Согласно рисунку, на границе областей А и Б сейсмическая волна преломляется таким образом, что угол преломления больше угла падения. Следовательно, скорость распространения волны и плотность вещества в области Б больше. Подведем итоги четвертого тура. Слово жюри. (Жюри объявляет итоги четвертого тура).

Ведущий: Переходим к туру для болельщиков «Физика и литература». Связь литературы и физики проявляется, прежде всего, в использовании примеров из фольклора, художественной и научно-популярной литературы, которые образно описывают физическое явление, историческую обстановку, образ учёного и т. д. Уважаемые болельщики, внимание, вопросы для вас! Отгадайте загадки.

1. По морю идет, идет, а до берега дойдет — тут и пропадет. (Волна).
2. На всякий зов даю ответ, а ни души, ни тела нет. (Эхо).
3. Музыкант, певец, рассказчик, а всего труба да ящик. (Граммофон).
4. Бежит, жужжит, а падет — молчит. (Юла).
5. В огне не горит, в воде не тонет. (Лед).
6. За облаками ястреб летает, белую ленту за собой оставляет. (Самолет).
7. Без рук, без ног — на небо взбирается. (Пар).
8. Привела я солнце за свое оконце, к потолку повесила, стало дома весело. (Электрическая лампа).
9. На крыше удочка сама удит. (Антенна).
10. Мету, мету — не вымету. Несу, несу — не вынесу, пора придет — сама уйдет. (Тень).
11. Поднялись врата, всему миру красота. (Радуга).
12. И языка нет, а правду скажет. (Зеркало).

Ведущий: Подведём итоги тура для болельщиков. Слово жюри. (Объявление результатов за прошедшие туры).

Ведущий: Переходим к пятому туру «Физика и химия». Взглянув на историю взаимоотношений физики и химии, мы видим, что физика играла важную, подчас решающую роль в развитии теоретических концепций и методов исследования в химии. Степень признания этой роли можно оценить, просмотрев, например, список лауреатов Нобелевской премии по химии. Не менее трети в этом списке — авторы крупнейших достижений в области физической химии. Среди них — те, кто открыл радиоактивность и изотопы, заложил основы квантовой химии и развил новые физические методы. Один знаменитый физик любил повторять, что все науки можно смело разделить на две группы: физику и коллекционирование марок. Известно, что у него был громкий голос, и он не умел им управлять. За это и свой добрый нрав он получил прозвище «Крокодил». Кроме того, этот знаменитый физик точно описал, что радиация является следствием спонтанного разложения атомов. Учёный в мельчайших подробностях наблюдал, а в последствие и описал, что образцу радиоактивного материала требуется определенное время для уменьшения его радиоактивности в 2 раза. В 1908 году этому физику была присуждена Нобелевская премия по химии за исследование радиоактивных элементов, в ходе которого ему удалось не только объяснить явление радиоактивности, но и первым в эксперименте расщепить атом. На банкете после торжественной церемонии он как человек остроумный сказал, посмеиваясь: «Я имел дело со многими разнообразными превращениями с разными периодами, но самым быстрым из всех оказалось мое собственное превращение в один момент из физика в химика». Внимание, вопрос! О ком идет речь? (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Правильный ответ. Эрнест Резерфорд. Резерфорд — один из немногих лауреатов Нобелевской премии, кто сделал свою самую известную работу после её получения — разработку планетарной модели атома в 1911 году. Согласно этой модели атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, и обращающихся вокруг него лёгких электронов.Итак,подведём итоги пятого тура. Слово жюри. (Объявление результатов за прошедшие туры).

Ведущий: Переходим к шестому туру «Физика и техника». Современное кино, телевидение, радио, магнитная запись — все это возникло после того, как были изучены многие звуковые, световые и электрические явления. В свою очередь, развитие техники всегда влияло на развитие науки. Так, например, усовершенствованные машины, компьютеры, точные измерительные и другие приборы используются учеными при исследовании физических явлений. После того как были созданы современные приборы и ракеты, стало возможным глубже изучить космическое пространство. Возникновение ядерной энергетики связано с крупными достижениями ядерной физики. Без развития электротехники, электроники, технологии производства очень прочных и лишённых примесей материалов было бы невозможно создание таких устройств, как ускорители заряженных частиц, огромные пузырьковые и искровые камеры, полупроводниковые приборы и т. д. Наверняка техника будущего будет основываться не на готовых природных материалах, а главным образом на синтетических материалах с наперёд заданными свойствами. Создание и исследование структуры вещества играют в решении этой проблемы определяющую роль. Известно, что в 1954 году академик Анатолий Петрович Александров поздравил своего упорного коллегу по работе И. В. Курчатова: «С легким паром, Игорь Васильевич!». Внимание, вопрос! Что имел в виду академик Александров, поздравляя таким образом знаменитого физика Курчатова? (Команды обдумывают и выдают ответы).

Ведущий: Правильный ответ. Это был момент, когда из контрольной трубки первой атомной электростанции в Обнинске, под Москвой, заструился пар, и вспыхнула электрическая лампочка. С тех пор этот «легкий пар» производят десятки атомных электростанций.

Итак, подведём окончательные итоги викторины. Слово предоставляется жюри. (Объявление результатов, награждение команд, самых активных болельщиков)

Ведущий: Наша игра подошла к концу. Надеюсь, что вам было интересно. Спасибо за внимание! До новых встреч!

Литература:

1. Хуторской А.В., Хуторская Л.Н., Маслов И.С. Как стать ученым. Занятия по физике со старшеклассниками. — М.: Изд-во «Глобус», 2008. — 318 с.
2. Кац Ц. Б. Биофизика на уроках физики: Кн. для учителя: Из опыта работы. — 2-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1988. — 159 с.
3. Тихомирова С. А. Физика в загадках, пословицах, сказках, поэзии, прозе и анекдотах: пособие для учащихся и учителей. — М.: Мнемозина, 2008. — 152 с.
4. Связь физики с другими науками // Учебные материалы. URL: http://works.doklad.ru/view/KA_9z-vbyYw/3.html (дата обращения: 11.07.2017).
5. Физика в медицине // MedRoad. URL: http://www.medroad.ru/raznoe/fizika-v-medicine.html (дата обращения: 11.07.2017).
6. Создание спектроскопа // ШЭ Школьная Энциклопедия . URL: http://ency.info/materiya-i-dvigenie/fotometriya/380-sozdanie-spektroskopa (дата обращения: 11.07.2017).
7. Открытие гелия // Элементы. URL: http://elementy.ru/trefil/65/Otkrytie_geliya (дата обращения: 11.07.2017).
8. Задания // Решу ОГЭ. Образовательный портал для подготовки к экзаменам. Физика. URL: https://phys-oge.sdamgia.ru/problem?id=1330 (дата обращения: 11.07.2017).
9. Биография Эрнеста Резерфорда // Все биографии. URL: http://obrazovaka.ru/ernest-rutherford.html (дата обращения: 11.07.2017).
10. Физика. Предмет и структура физики, её основные этапы развития и фундаментальные теории. Современная экспериментальная физика // АНО ЦКОФР Центр координации образования и физического развития. URL: https://www.ckofr.com/fizika/83-fizika-bse?start=5 (дата обращения: 11.07.2017).