Ученики на Учителя.com


Познавательная игра по физике "Путешествие физика к Северному Полюсу" 7 класс

МКОУ Октябрьская средняя общеобразовательная школа
Познавательная игра по физике на тему :
«Путешествие физика к Северному Полюсу»
в 7-8 классах.
Время проведения: январь 2015
Составитель: В.В. Акулова
Учитель физики 1 кв. категория
п. Октябрьский
2014г
ЦЕЛЬ: интеграция предметов естественнонаучного цикла; ознакомление с
физическими явлениями, присущими Арктике
ЗАДАЧИ:
развитие интереса к получаемым знаниям по физике;
развитие любознательности, целеустремленности;
формирование эмоционального компонента мировоззрения;
применение знаний в нестандартной ситуации.
АУДИТОРИЯ: обучающиеся основной школы.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Мероприятие проводилось в рамках декады предметов естественно-
математического цикла, но вполне жизнеспособно как отдельное мероприятие.
Тема мероприятия « Северный Ледовитый океан». В ходе рассказа и презентации
учащиеся знакомятся с явлениями, которые присутствуют на Крайнем Севере. Они
из разных разделов физики, но объединены географически. Учтено присутствие
эстетического элемента воспитания . Кроме познавательного характера
мероприятие носит соревновательный характер. По ходу рассказа присутствуют
вопросы и задачи физического содержания.
В разработке представлен полный текст мероприятия и презентация к нему.
В 1934 году был построен одномоторный самолет АНТ-25 для дальних перелетов конструкции
Андрея Туполева . В машине были такие технические новшества, как убирающееся в полете
шасси с масляным амортизатором и электроподъемом. Реализовать идею беспосадочного
перелета предложили Валерию Чкалову. Утром 18 июня 1937 года АНТ-25 поднялся в воздух с
подмосковного аэродрома Щелково и взял курс на Северный полюс. Особое внимание было
уделено вопросу загрузки самолета. По настоянию Чкалова общий вес продуктов питания
снизили с 350 кг до 115. Лишь десятая часть продовольствия предназначалась для трехсуточного
полета, остальное бралось на случай вынужденной посадки в необитаемом месте. Из тех же
соображений был снижен и запас кислорода. Более 15 часов АНТ-25 летел в экстремальных
условиях: на крыльях, стабилизаторе, антеннах образовалась ледяная корка. Был момент, когда
закончилась вода в системе охлаждения мотора, а в резервном бачке вода замерзла. В любую
минуту двигатель могло заклинить. Из-за сильных встречных ветров топлива было
израсходовано больше, чем рассчитывали. Основная задача перелета, пройти всю Арктику через
полюс и сесть в США или Канаде, была выполнена. Чкалов принял решение приземлиться в
Портленде. В середине дня 20 июня АНТ-25 начал снижение. Через 63 часа 16 минут после
взлета, преодолев 8504 км, экипаж посадил самолет на военном аэродроме Баракс в пригороде
Портленда Ванкувере. Топлива в баках практически не осталось. Печать и радио США в течение
многих дней говорили в восторженных тонах об уникальном перелете. Летчиков в Овальном
кабинете Белого дома принял президент страны Франклин Рузвельт.
Сегодня мы повторим маршрут Валерия Чкалова, но уже на парусном корабле и познакомимся с
притягивающим и неизвестным миром Северного Ледовитого океана. Увидим те физические
явления, которые присущи только Арктике. Итак, вот наше судно, на котором мы отправимся в
путешествие. Назовем его « Дискавери», что в переводе означает - открытие. Ведь как известно,
всем бывалым морякам «…как вы судно назовете, так оно и поплывет». Итак, в путь!
В августе 1957 года из Ленинграда (Санкт – Петербург) вышла небольшая парусно-моторная
шхуна «Заря», для исследования магнитного поля земли. «Заря» - это деревянная
трёхмачтовая шхуна 50 метров в длину и 10 м в ширину. Почти все ее детали сделаны из
бронзы, меди и других немагнитных материалов. Чтобы скорость судна меньше зависела от
попутных ветров, на ней был установлен двигатель в 300 л. с. Почему шхуна «Заря»,
снаряженная для исследования магнитного поля Земли, построена не из стали или чугуна, а
из дерева, бронзы, латуни и других немагнитных материалов?
Вахтенный! Как там погода? Со стороны океана поднимается черная туча, похожая на гору!
Значит будет шторм! Команда! Подготовить корабль к экстренной ситуации!!!
Запись в вахтенном журнале:
На месте Луны осталось только мутное опаловое пятно, иногда его совсем закрывал сизый
клочок облака. И в степной дали, теперь уже черной и страшной, как бы притаившейся,
скрывшей в себе что-то, вспыхивали маленькие голубые огоньки. То там, то тут они появлялись
и гасли, точно несколько людей, рассыпавшихся по степи далеко друг от друга, искали в ней что-
то, зажигая спички, которые ветер тотчас же гасил. Это были очень странные голубые языки
огня, намекавшие на что-то сказочное.
Что это такое непонятное? Нужно обратиться к энциклопедии!!!
Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса — по имени мифологических героев-
близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма — по названию церкви святого Эльма в
Италии, где их впервые увидели.
Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Тому несколько примеров...
Поклявшись проплыть вокруг земного шара, Фердинанд Магеллан в сентябре 1519 года отплыл
из Испании. Первые несколько недель его суда бороздили давно освоенные воды, вплоть до
острова Зеленого мыса, колониального аванпоста в 300 милях от атлантического побережья
Африки. Но эти острова были лишь трамплином для прыжка в неизвестность, и 5 октября суда
двинулись на юг, в неведомые воды. Команду беспокоило, что ее ждет впереди. Беспокойство
сменилось страхом, когда грянула страшная буря, и в команде стал назревать бунт, хотя
Магеллан и повернул назад. И вдруг по верхушкам мачт высыпали шарики, испускавшие
трепещущий голубоватый свет: на морском жаргоне, огни Святого Эльма, а они считались
знамением, ниспосланным святым, покровительствующим морякам.
А вот свидетельство капитана одного английского парусника.
Случилось это в 1695 году, в Средиземном море, у Балеарских островов, во время грозы.
Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут моряки увидели в разных местах
корабля больше тридцати огней Эльма. На флюгере большой мачты огонь достиг более
полуметра в высоту. Капитан послал матроса с приказом снять его. Поднявшись наверх, тот
крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Ему приказали снять его вместе с
флюгером и принести вниз. Но как только матрос снял флюгер, огонь перескочил на конец
мачты, откуда снять его было невозможно.
Еще более впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у
островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море
полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нок-реи, ноки грузовых стрел — все
светилось. Казалось, что на шканцах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на
концах мачт и нок-рей засветили яркие огни». Свечение сопровождалось необычным шумом:
«Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава...»
Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде
отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что
их бросаются тушить.
Несмотря на всю кажущуюся необычность этого явления, оно довольно давно нашло
естественное объяснение: такие огни — тихие электрические разряды в атмосфере.
Наблюдают их чаще всего во время гроз, снежных бурь, шквалов, когда в облаках и на
поверхности земли накапливается большое количество электричества. Наша планета окружена
электрическим полем, подобным тому, какое образуется вокруг любого заряженного
электричеством тела. В большинстве случаев воздух заряжен положительно, а земля
отрицательно. Возникновение электрического поля в нижних слоях атмосферы происходит
главным образом за счет ионизации воздуха. Обычные молнии сопровождаются оглушительным
треском — громом, ведь молния — это сильный и быстрый электрический разряд. Однако при
определенных условиях происходит не разряд, а истечение зарядов, различное по
продолжительности.
В принципе это тот же разряд, но только «тихий», который специалисты называют коронным, то
есть венчающим какой-либо предмет подобно короне. При таком разряде из различных острых
выступов — шпилей, башен, высоких шестов, деревьев, корабельных мачт и т. д. — начинают
выскакивать одна за другой маленькие электрические искры. Если искр много и процесс длится
более или менее продолжительно, то мы и видим бледно-голубоватое сияние, похожее на язычки
пламени.
Во все времена считалось, что появление огней святого Эльма является добрым
предзнаменованием.
Однако, уверенность в этом не только необоснованна, но и опасна, так как при
атмосферных условиях, порождающих эти огни, растет и вероятность того, что молния поразит
как раз те места, которые облюбовали огни Святого Эльма.
Действительно, не без участия огней Святого Эльма произошла катастрофа, радикально
изменившая воздухоплавание. 6 мая 1937 года во время посадки прибывшего из Германии
роскошного пассажирского дирижабля «Гинденбург» в Лейкерсте, штат Нью-Джерси, там
появилась огромная туча. Капитан отложил посадку огромного наполненного водородом судна
на время, пока не пройдет гроза. Когда гроза сменилась моросящим дождем, корабль пошел на
снижение и члены экипажа выбросили на землю тяжелые посадочные тросы. К ужасу команды,
вскоре вокруг хвоста «Гинденбурга» появились яркие язычки пламени и быстро объяли всю
поверхность дирижабля. Кое-кто из находившихся на борту успел выпрыгнуть и спасся, но
тридцать шесть человек погибло.
Расследование катастрофы привело к выводу, что выходящий в местах утечек водород, газ
весьма горючий, был подожжен электрическим током, бежавшим вверх с земли по посадочному
канату «Гинденбурга». Обычно безвредное свечение огней Святого Эльма породило страшный
пожар, погубивший не только «Гинденбург», но и дирижабль как вид транспорта. С тех пор ни
один дирижабль не перевез ни единого платного пассажира.
Будем придерживаться приметы моряков – Огни Святого Эльма принесут нам удачу ! Буря
наконец-то миновала. И мы увидели одно из замечательнейших физических явлений – Огни
Святого Эльма. Продолжаем наше путешествие.
Вахтенный! Как там горизонт? Чист? Нет, капитан, слева по курсу на нас движется огромная
гора вся из льда и снега. Право руля! Уходим от опасности! Это айсберг! Именно айсберги
послужили причиной многих катастроф, в том числе и «Титаника»
Айсберги что в переводе означает « Ледяная гора» достигают громадных размеров в длину
до нескольких километров и высотой более 100 м. Встреча с айсбергами в океане опасна для
кораблей. Ведь его подводная часть больше надводной. На каком расстоянии от корабля
находится айсберг, если посланный гидролокатором ультразвуковой сигнал был принят
обратно через 3с? Скорость звука в воде считать 1500 м/с.
Миновали мы и это препятствие. Полный вперед! Вахтенный! Как погода? Какая температура
воды? Капитан! Наблюдается понижение температуры забортной воды; холодный ветер -
признак большого скопления льда в той части горизонта, откуда дует ветер. туман на горизонте в
подветренном направлении при ясной погоде и теплом ветре с моря - признак большого
скопления льда в этой части горизонта. И что-то непонятное! Ка будто земля и небо поменялись
местами! На небе видны льдины и участки воды ! Что это? Обратимся к источникам!
“Ледовое небо” - эффект, создаваемый отсвечиванием льда на низких облаках в той части
горизонта, где находится лед. Ледяное небо иногда прерывается участками темного “водяного
неба” - отражением на облаках участков чистой воды среди льда;
По всем приметам вы входим в зону льдов. Начинается Северный ледовитый Океан. Ну,
здравствуй, неизвестное!
Еще одно оптическое явление можно наблюдать в арктических морях - явление ненормальной
рефракции. Это преломление света в атмосфере, которое возникает из-за разности температур
нижних слоев воздуха и воды. Оно создает в Арктике немало помех, так как наблюдаемые на
горизонте предметы и пейзажи искажаются в связи с тем, что луч зрения при прохождении через
среды с различной плотностью преломляется в горизонтальном и вертикальном направлениях.
При возникновении явления ненормальной рефракции, видимый горизонт или понижается, или
повышается. Обычно этому явлению предшествует образование в атмосфере легкой мглы и
волнообразное дрожание горизонта. Исследователи Арктики хорошо знакомы с этим явлением, а
некоторым из них приходилось попадаться на этот визуальный «обман».
Полярные исследователи, датчане Унтер и Поульсен однажды увидели мускусного быка, на
которого собрались устроить охоту. Но когда они к нему приблизились, оказалось, что это одна
из их собак, показавшаяся им крупным животным из-за явления ненормальной рефракции.
Приходилось наблюдать это явление и экипажу судна «Фарм» во главе со знаменитым
норвежским исследователем Фритьофом Нансеном, когда экипаж принял за землю обломок
деревянного черпака, размеры которого были увеличены в сотни раз. В записках полярников
встречается упоминание и о том, что благодаря явлению ненормальной рефракции иногда на
горизонте появляется сразу несколько ложных солнц, при этом понять, какое из них настоящее,
бывает очень не просто.
Атомный ледокол « Арктика» мог продвигаться в сплошных льдах при толщине более 1,5 м
непрерывным ходом со скоростью 13 км/ч. Сколько времени необходимо для того, чтобы
пройти в таких льдах 1 км?
На всем ясно, что парусный корабль не может плыть по льду Как быть? Воспользуемся еще
одним физическим явлением – трением качения. Как мы будем передвигать наш корабль?
Какая красота вокруг ! Кто это сказал что в Арктике нет жизни. Посмотрите, какие букеты
ледяных цветов расцветают вокруг! Это явление присуще только Арктике!
Какое физическое явление заставляет расцветать целые рассыпи «цветов»?
Белое безмолвие! А вот и нет смотрите тут есть кто-то живой! На снегу цепочка следов! Кто бы
это мог быть?
Это хозяин Севера – белый медведь. Белый медведь — один из самых крупных наземных
представителей млекопитающих отряда хищных (уступает лишьморскому слону). Его длина
достигает 3 м, масса до 1 т. А кто знает почему медведь белый?
. Цвет шубы варьирует от белого до желтоватого; летом мех может желтеть из-за постоянного
воздействия солнечного света. Шерсть белого медведя лишена пигментной окраски, и шерстинки
полые. Полупрозрачные волоски пропускают только ультрафиолетовые лучи, придавая шерсти
теплоизоляционные свойства
[9]
. При ультрафиолетовой фотосъёмке белый медведь кажется
тёмным. Благодаря строению шерстинок белый медведь иногда может «позеленеть». Происходит
это в жарком климате (в зоопарках), когда внутри шерстинок заводятся
микроскопические водоросли.
Подошвы ног подбиты шерстью, чтобы не скользить по льду и не мёрзнуть. Между пальцами
есть плавательная перепонка, а передняя часть лап оторочена жёсткими щетинками. Крупные
когти могут удержать даже сильную добычу.
Какие физические явления использует медведь для своего передвижения?
Начинает темнеть! Но что это? Как будто кто-то на небе рассыпал драгоценные камни. Они
переливаются разными цветами и не мерцают как живые. Кто знает что это за явление?
Одно из самых ярких и удивительных явлений природы - полярное сияние, возникающее на небе
в виде арок, дуг, колышущихся занавесов различных цветов. Завораживающее зрелище, которое
архангельские поморы с давних пор называли сполохами, может продолжаться от часа до
нескольких суток. Это люминесцентное свечение происходит от столкновения летящих от
Солнца заряженных частиц с молекулами и атомами газов в самой разряженной части воздушной
оболочки Земли.
Из всех видов полярного сияния наиболее распространенные - арки и дуги, которые обычно
образуются на высоте от 60 до 100 километров. Свечение в виде колышущихся занавесов
происходит на высоте 110-120 километров, а огни красного цвета формируются на самых
больших высотах - 900-1000 километров. Чуть ниже их окраска приобретает фиолетовой цвет, а в
самых близких к Земле слоях образуются зеленые лучи и вспышки.
Иногда полярные сияния достигают такой колоссальной силы, что закрывают огромные
пространства небосклона. Такое сияние в 1872 году охватило почти все северное полушарие, а
полярное сияние в 1938 году можно было наблюдать на всей европейской территории России.
Однако, это впечатляющее зрелище имеет и отрицательную сторону, влияющую на деятельность
человека. Интенсивные полярные сияния вызывают в эфире мощные «магнитные бури», тем
самым нарушая нормальную работу радиоприборов и компасов. Правда, обычно эти явления
возникают зимой, когда работы геологов, полярников, пилотов и других специалистов сведены к
минимуму. Во всяком случае, опытные полярники знают, что во время мощного полярного
сияния не следует работать с аппаратурой и совершать путешествия.
А вот и осадки! Да какие интересные? Посмотрите на земле не снежинки и не льдинки, а ледяные
скорлупки! Такие «ледяные дожди идут только в Арктике!
Известно, что вода замерзает при температуре 0°С. Почему же в полярных районах
Мирового океана температура воды опускается до -1,8° С?
.Средняя глубина океанов составляет около 4000 м, а некоторые океанические впадины
достигают глубины 11000 м. Почему в морской пучине всегда холодно?
Чтобы нам не скучать в походе, займемся образованием. Изучим особенности Арктики.
Еще одно природное явление - полярный день и полярную ночь. Еще в V в. до н.э. их
существование предсказал древнегреческий математик и астроном Бион из Абдеры, который
первым сказал, что на Земле есть такие места, где шесть месяцев длится день и шесть месяцев
ночь.
Полярным днем считается период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше одних суток. Во
время полярного дня Солнце может не опускаться за горизонт на протяжении многих дней, а
описывать круг вдоль линии горизонта. На северном полюсе он длится от весеннего до осеннего
равноденствия – от 64 до 186 дней. Его продолжительность возрастает к северу от Северного
полярного круга.
Полярная ночь устанавливается в Арктике в зимний период, когда Солнце не появляется из-за
горизонта более одних суток. На полярных кругах Земли она длится один день,
продолжительность полярной ночи возрастает к северу от северного полярного круга. На
северном полюсе она длится от осеннего до весеннего равноденствия - 176 суток. В России
полярный день и полярную ночь можно наблюдать в Мурманске, Воркуте, Норильске,
Североморске и Апатитах.
Капитан! Капитан! У нас ЧП! Все двигатели и механизмы работают, а корабль не движется ни на
метр! Что такое?
Наблюдается эффект «мертвой воды» в арктических морях и заключается в том, что судно,
оказавшееся в этой зоне, неожиданно начинает терять скорость или даже останавливаться.
Впервые с таким явлением столкнулся норвежский полярный исследователь Фритьоф Нансен,
совершавший в 1893 году плавание по Баренцеву морю. Эффект «мертвой воды» происходит в
тех местах, где внутренние волны появляются на границе слоев воды с различной плотностью.
При этом поверхностный слой воды имеет значительно меньшую плотность, чем нижние водные
слои. В такой ситуации вся энергия вращения судовых винтов начинает уходить на образование
и поддержание внутренних волн, вместо того, чтобы толкать судно вперед. В результате -
корабль теряет скорость.
Ну вот мы добрались до цели нашего путешествия – Северного полюса!
В Арктике находится четыре полюса: географический Северный полюс, магнитный, полюс
холода и полюс недоступности. Эти точки в Северном полушарии достаточно широко
разбросаны и не совпадают с географическим полюсом, через который «проходит» ось вращения
земного шара.
Географический полюс находится в центральной части Северного Ледовитого океана и является
особой точкой нашей планеты, где сходятся меридианы и все часовые пояса, поэтому время
здесь не определено. И обычно полярные экспедиции ориентируются на время, принятое в их
стране.
Магнитный полюс представляет собой условную точку земной поверхности, в которой
магнитное поле Земли направлено к поверхности под прямым углом. Положение магнитного
полюса нестабильно и его координаты являются временными и неточными, так как ежедневно он
движется по эллиптической траектории и смещается в северном и северо-западном направлении.
Со второй половины ХХ века полюс движется в сторону Таймыра, в «спокойные» периоды со
скоростью от километра в год, а в периоды геомагнитной активности до десятков километров в
год.
На земном шаре есть место, которое холоднее Северного полюса. На картах метеорологов всего
мира оно обозначено как полюс холода Северного полушария. Находится он в якутском поселке
Оймякон, расположенном в Восточной Сибири. Его население составляет 521 человек. Довольно
большая удаленность Оймякона от океана и его местонахождение в высоких широтах
формируют здесь резко континентальный климат. В зимний период столбик термометра в этих
местах опускается ниже минус 50-60 градусов. Абсолютный минимум на Оймяконе был отмечен
в феврале 1933 года (- 67,7°С). Это самое холодное место на планете, где при таких низких
температурах постоянно живут люди.
Полюс недоступности - это место ледяного массива площадью в 3 млн км2, максимально
удаленное от всех берегов Северного Ледовитого океана и расположенное на наибольшем
расстоянии от любой суши. Он находится на 170-м меридиане в.д. примерно в 600 км от
Северного географического полюса. Из-за удаленности этой точки от удобных транспортных
путей полюс недоступности считается трудно достигаемым. Но, несмотря на это, в 1941 году
советскими полярниками на этот полюс была совершена первая экспедиция на самолете «СССР-
Н-169» под руководством И.Черевичного. В 1986 году экспедиция под руководством Дмитрия
Шпаро в условиях полярной ночи достигла полюса недоступности пешком.
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: