Дифференцированный урок биология + физика в 9 классе

Чистый воздух
Интегрированный урок: ФИЗИКА + БИОЛОГИЯ
9-Й КЛАСС. БАЗОВЫЙ КУРС
Провели учителя: Милютина С.В., Дмитриева М.Н.
Голоса моих дедов сказали мне: «Воздух драгоценен. В нем дух всего живого, которое он поддерживает. Ветер, который дал мне первый вздох, унесет также и мой последний выдох. Вы должны хранить землю и воздух отдельно и свято, как место, куда можно прийти и попробовать вкус ветра, подслащенный луговыми цветами».
Вождь Сиэттл. Народы Северо-Запада Америки.
Цели урока: обобщить, проанализировать и расширить знания учащихся о свойствах воздуха,
ориентируя их на применение нового знания в структуре межличностных понятий, а именно:
физика — обобщение знаний об атмосферном давлении, выяснение умений строить графики
зависимости температуры от времени, давления от времени и высоты, плотности атмосферы от
высоты, влажности от времени; обобщение знаний о воздушной оболочке Земли;
биология — углубление и расширение знаний о важнейших процессах биосферы — фотосинтезе и дыхании, их взаимосвязи; закрепление представлений о взаимовлиянии атмосферы и
биосферы;
ТСО: демонстрации (взвешивание воздуха, магдебургские полушария, пипетка с лекарством,
медицинские банки, ливер, шприц, цирковая игрушка); плакаты («Строение атмосферы», «Мониторинг воздуха», «Природные и антропогенные загрязнители атмосферы», «Фамилии ученых,
изучавших воздух», «Постоянные составные части воздуха», «Основные загрязнители воздуха в
России»); карточки на магнитах (с формулами веществ - загрязнителей воздуха, газов, составлявших первобытную атмосферу, рисунками цианобактерий, хвойных деревьев, органоидов
клетки); географическая карта мира.
Ход урока
Организационный момент
Учителя. ...Здравствуйте!
...Мы приветствуем вас!
...Добрый день!
...Мы рады вам!
Цель нашего урока: повторить, обобщить и расширить свои знания по проблеме «Чистый
воздух» и выработать гражданскую позицию в борьбе за чистоту атмосферы. Сегодня у нас необычный урок: мы подводим итоги работы над исследовательским проектом «Чистый воздух».
Эмоциональное погружение
Воздух создан из вздохов,
Из возгласов, рева и воя,
Он — создание жизни,
И он эту землю покрыл
Пеленой перегноя, цветами,
листвой и травою,
Воздух, взболтанный взмахами
крыльев,
Густой от сопения рыл.
Это мы, все мы, вместе,
В берлогах и норах,
В домах, водоемах и гнездах,
Зачастую еще пожирая друг
дружку, живьем,
Надышали ноздрями, пастями
и ртами свой воздух,
Это мы создаем атмосферу,
в которой живем.
Леонид Мартынов
ФИЗИКА. Доказательства существования атмосферы. Свойства воздуха
Учитель физики. Сейчас мы попробуем ответить на вопросы: что означает слово атмо-
сфера, каковы размеры атмосферы, строение? почему она существует? оказывает ли атмосфера давление на поверхность Земли?
Учащийся. Древние греки думали, что окружающий нас воздух — это испарившаяся вода. И назвали оболочку, окружающую Землю, атмосферой (от греческих слов [атмос] —
пар, [сфера] — шар).
(Учитель прикрепляет на доску карточки с соответствующими словами}
Если глобус диаметром 35 см мысленно окружить со всех сторон слоем воздуха толщиной 3 см, То получиться модель, показывающая сравнительные размеры Земли и атмосферы. (Демонстрация размеров с помощью глобуса и яркой линейкой). Наша атмосфера имеет
толщину более 1000 км.
Учитель: В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе дворца. Денег не жалел, ему хотелось быть обладателем самого большого фонтана. Построили
насос, однако он поднимал воду всего лишь на высоту 10,3м над уровнем водоема. Герцог
рвал и метал, обвиняя ученых в невежестве, а местных служителей церкви — в неумении
изгнать злого духа из насоса. Тогда пригласили Э.Торричелли — ученика Галилея, и он высказал мысль, что вода в насосе поднимается под действием веса атмосферы. Давление
столба воды высотой 10,3 м как раз уравновешивается давлением атмосферы. А если взять
не воду, а, например, ртуть, то высота столба составит 760 мм. Весит ли воздух?
(Учащийся проводит демонстрацию со взвешиванием прочного стеклянного шара до и
после откачивания из него воздуха. Когда равновесие весов после откачки нарушается,
учащийся вновь уравновешивает их.)
Итак, воздух объемом V = 1 л уравновешивается массой т = 1,3 г. Таким образом, вес
воздуха в стеклянном шаре Р= 0,013 Н. Вывод: газы действуют на опору вследствие своего
притяжения к Земле.
Учитель. Одинакова ли атмосфера на разных высотах?
Учащийся (демонстрируя ответ по плакату). Как показали полеты космических кораблей, атмосфера на разных высотах [различна. Выделяют четыре слоя — это тропосфера (до
16 км), стратосфера (до 50 км), мезосфера (до 80 км) и термосфера, переходящая в космическое пространство. 90% всей массы воздуха сосредоточен в тропосфере. Ее толщина не
везде одинакова. Так, над экватором она равна 17 км, в полярных областях – 8-9 км, а в
средних широтах — 10-11 км. Это объяснятся тем, что в экваториальных широтах воздух
сильно нагревается. Он расширяется и увеличивается в объеме. В полярных о6ластях все
наоборот.
На плакате вы видите технические объекты, которые могут подниматься на разные высоты, а также изменение температурного режима атмосферы, высотой изменяется не только
температура, но и атмосферное давление. Ребята класса, живущие в одном доме на 1-м и 22м этажах, представили нам график изменения атмосферного давления в течение недели (указывает на график). Из него следует, что чем выше, тем давление меньше.
Учитель. Говоря об атмосферном давлении, нельзя не упомянуть еще об одном знаменитом опыте: с магдебургскими полушариями
Учащиеся {сопровождая свое сообщение демонстрацией. В мае 1654 г. Отто фон Герике
поставил опыт с двумя металлическими полушариями, одно из которых было снабжено
трубкой для откачивания воздуха. Полушария сложили вместе и откачали воздух с помощью насоса. На нашем демонстрационном столе также есть два полушария, только они
пластмассовые и размерами поменьше. Как и в. опыте Отто фон Герике, мы откачаем из них
воздух. Пробуем разъединить эти полушария. Результат вы видите. В 1654г. впрягали даже 8
лошадей, но разъединить полушария так и не удалось. Чем больше воздуха выкачивали из
полого шара, тем сильнее прижимались: полушария атмосферным давлением снаружи, которое оставалось постоянным.
Учитель. Ладонь человека испытывает давление силой 1500 Н, что соответствует весу
двух, мужчин. В каких приборах у вас дома «работает» атмосферное давление?
Учащиеся. ...Щприцем набирают лекарство; ...пипеткой набирают лекарство;, ...ливером
по каплям доливают жидкость в сосуд (рассказывают о применении медицинских банок; показывают, как действует автопоилка, как при вдохе в легкие человека попадает воздух; демонстрируют цирковую игрушку.)
Учитель. Физические величины измеряют с помощью приборов или вычисляют, по формулам. Атмосфера оказывает давление на поверхность Земли и на все тела, расположенные
в атмосфере. Измеряют это давление с помощью барометра. Кто первым наблюдал колебания атмосферного давления с изменением погоды?
Учащиеся. ...Э.Торричелли. Ему принадлежат слова: «Мы жиреем на дне воздушного океана».
...В зависимости от того, повышается или понижается давление атмосфер», предсказывают
погоду, изменение погоды ; обусловлено приходом циклонов и антициклонов, а они различаются значением атмосферного давления в своем центре. Изменение давления атмосферы
влияет на самочувствие человека.
Учитель. Атмосфера — очень тонка прослойка газов и мелких твердых частиц, которые
окружают Землю. Атмосфера не знает национальных границ, а это означает, что на воздух в
одном регионе могут оказывать сильное влияние действия, предпринимаемые в другом. Из
чего же состоит воздух?
Учитель .Что же такое воздух? То, чем мы дышим? Стихия? Ветер? Нечто однородное?
Сложное соединение? Еще 200 лет тому назад воздух считался элементарным веществом, и,
до середины XVIII в. представления ученых о составе воздуха оставались не более как гениальными догадками. Сегодня же любой школьник легком правильно ответит, что такое воздух. Я адресую этот вопрос вам, моим ученикам.
Учащиеся. Воздух - это смесь газов, образующих атмосферу и создающих атмосферное давление.
Учитель. Теперь давайте поговорим о составе воздуха в соответствии с современными
представлениями.
Учащиеся. В состав воздуха входят кислород, азот, углекислый газ, гелий, неон, аргон,
криптон и ксенон. {На доске появляются химические формулы названных газов.) В воздухе
по объему на долю кислорода приходится примерно 21 %, на долю азота — 78%, на долю
углекислого газа — 0,03%, на долю инертных газов — 0,94%.
Учитель. Верно. Только заметьте, что сумма всех долей «не дотягивает» до 100%. Как
разрешить эту проблему?
Учащиеся. В воздухе есть переменные составные части, на их долю приходится 0,03%,
чего как раз и не хватает до 100%.
{На доске в квадратике появляется число «0,03%.)
Учитель. А что вы знаете о переменных составных частях воздуха? {Входе следующего
ответа учащегося учитель располагает на доске по периметру квадрата «0,0%» карточки
на магнитах с формулами веществ-переменных составных частей воздуха.)
Учащиеся. В атмосфере могут присутствовать оксиды азота, серы, угарный газ, аммиак,
элементарная сера, сероводород, вода и пыль.
Учитель. Какими путями эти вещества попадают в атмосферу? Какую роль они играют?
Учащиеся. ...Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. Вода в составе
воздуха определяет его влажность. У остальных веществ роль отрицательная, они являются
загрязнителями атмосферы.
...При извержении вулкана в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород и Элементарная сера.
...Пылевые бури способствуют появлению в воздухе пыли! Попаданию оксидов азота в атмосферу способствуют грозовые, электрические разряды, во время которых азот и кислород
воздуха реагируют друг с другом, и деятельность почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов, а также лесные пожары, горение торфяников.
...Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных
газообразных соединений серы.
Учитель. Итак, мы вспомнили с вами состав воздуха.
БИОЛОГИЯ . Эволюция атмосферы Земли
Учитель биологии. А всегда ли атмосфера имела такой состав? Ведь нашей планете уже 4,5
млрд лет!
Учащиеся. Первобытная атмосфера не имела кислорода. Она состояла из ядовитых газов
СН 4, СО 2 , NР з, N 2 и паров Н2О.
Учитель (помещая карточки с формулами на доску). Можно ли привести какие-либо доказательства? Существуют ли организмы, которым для дыхания не нужен кислород?
Учащиеся. Да, существуют бактерии, которым для дыхания не нужен кислород. Это самые древние организмы на Земле.
Учитель. Когда же начал изменяться состав атмосферы?
Учащиеся. 2,5 млрд лет назад, когда появились первые цианобактерии. Они сами стали
создавать себе питательные вещества, а как побочный продукт стал выделяться кислород.
Учитель. Как называется этот процесс?
Учащиеся, фотосинтез.
(Учитель помещает на доску карточку с термином.)
Учитель. Прошли еще миллионы лет, и на Земле зашумели леса, которые обогатили атмосферу кислородом. (Помещает на доску карточку с изображением хвойных деревьев.),
БИОЛОГИЯ. Взаимосвязь важнейших процессов биосферы - фотосинтеза и дыхания
Учитель биологии. Каким уравнением реакции описывается процесс фотосинтеза? Назовите основной орган фотосинтеза.
Учащиеся (записывают на доске реакцию фотосинтезе. Таким органом является лист.
Фотосинтез протекает в хлоропластах (указывает на модель на доске}.
Учитель. Ученые подсчитали, что за 300 лет растения суши и океана могут использовать
для фотосинтеза весь углекислый газ атмосферы. Почему этого не происходит? Каким образом в атмосферу возвращается углекислый газ и на какие процессы расходуется кислород?
Учащиеся. Кислород затрачивается на три процесса в природе: дыхание, гниение, горение.
(Учитель помещает на доску карточки с тремя терминами.)
В процессе фотосинтеза из атмосферы удаляется углекислый газ, а в процессах дыхания и
гниения — возвращается. В ходе эволюции планеты установилось равновесие между этими
двумя газами. Оно стало особенно нарушаться во второй половине XX в., когда усилилось
влияние человека на природу. Пока что природа справляется с нарушениями этого равновесия благодаря воде океана и его водорослям.
ФИЗИКА. Антропогенные загрязнители атмосферы и их влияние на здоровье человека
Учитель физики. Однажды в 1680 г. несколько членов Лондонского Королевского общества были приглашены на обед, который устроили профессор Роберт Бойль и его ученик и
друг Дени Папен. Я вспомнила об этом обеде потому, что там впервые гостей угощали отличным рагу, приготовленным в специальной кастрюле, названной в честь ее изобретателя
«лаленовым котлом». В 1763 г. изобретен паровой двигатель Ползунова и Уатта, КПД которого 2-3%. Затем паровые двигатели стали устанавливать на первых машинах и судах. В 1885
г. Готлиб Даймлер получает патент на применение бензинового двигателя на транспорте; в
1892 г. Рудольф Дизель получает патент на двигатель собственной конструкции. Мир «поехал»! Скорость... Автомобили... Деньги... Что будет сгорать в двигателе — уголь или
нефть? Война между нефтяными и угольными магнатами. Строятся новые автомобильные,
заводы, новые дороги. Однако максимальный КПД двигателей только 44%. А что с остальными 56%? Куда они идут? В воздух! А сколько же машин сейчас? Мы начали разговор об
основных загрязнителях атмосферного воздуха в России. Количество машин непрерывно
возрастает, особенно в крупных городах, соответственно растет выброс в воздух вредных
веществ. «На совести» автомобилей 60% выбросов вредных веществ в городе! (На доске появляется карточка «Основные загрязнители воздуха в России»,) Ответьте, какие вам известны источники антропогенного загрязнения атмосферы России, не считая автотранспорта? Если помните, приведите соответствующие цифры.
Учащиеся, На долю предприятий теплоэнергетики России приходится 3% загрязнителей
атмосферы, еще 30% - это вклад таких отраслей промышленности, как черная и цветная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, химическая промышленность, производство
строительных материалов.
(После ответов учащихся учитель размещает на доске две соответствующие карточки.)
Учитель химии. Какими же веществами-загрязнителями, очень опасными для всего живого, пополняется наша атмосфера? Это кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, медь, сажа, меркантаны, фенол, бензопирей, хлор, серная и азотная кислоты и другие вещества. (Размещает но
доске картонки на магнитах с соответствующими химическими формулами и названиями
веществ.} Некоторые из этих веществ мы будем изучать в дальнейшем и узнаемте только их
физические и химические свойства, но и поговорим о тон страшной разрушительной силе,
которую они в себе таят.
Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым, он мало
изменяется с течением времени. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием по
видам и источникам. В настоящее время эта проблема приобрела глобальный характер. Вот эта диаграмма (на доске появляется плакат) иллюстрирует масштабы загрязнения воздуха
природными (31-41%) и антропогенными (59—69%) источниками. Она настолько красноре-
чива, что в дополнительных комментариях не нуждается.
БИОЛОГИЯ. Масштабы экологического загрязнения планеты, России.
Учитель биологии. Чем; же опасны, эти загрязнители? Тяжелые металлы (свинец, кадмий,
ртуть) оказывают влияние на нервную систему; угарный газ — на состав крови; сернистый
газ, взаимодействуя с дождевой и талой водой, превращается в кислоту и вызывает кислотные дожди. Каковы же масштабы этих загрязнений?
Учащиеся. Главные регионы распространения кислотных дождей - это США, Западная
Европа и Россия. Но в последнее время они отмечены также в промышленных районах Японии, Китая, Бразилии, Индии.
Учащиеся, Неблагополучная экологическая ситуация сложилась на северо-востоке Китая, в
Тихоокеанском поясе Японии, в Мехико, Сан-Паулу, Буэнос-Айресе. В России в 1993 г. в 23
Т городе с суммарным населением 64 млн человек содержание вредных веществ в воздух
превышало допустимые нормы. В том числе в 86 городах 40 млн человек проживают, в условиях, когда загрязнения выше нормы в 10 раз. {Перечисляя города: Брянск, Саратов, Уфа,
Челябинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк, Норильск, Ростов, Москва и др., учащийся на карте отмечает их флажками. По количеству Вредных выбросов первое место
в России занимает Уральский район. Так, в Свердловской области состояние атмосферы не
отвечает нормам на 20 территориях, где проживает 60% населения. В г. Карабаше Челябинской Области медеплавильный завод ежегодно выбрасывает в атмосферу 9т вредных соединений на каждого жителя в городе. Число заболеваний раком здесь составляет 338 случаев на
10 000 жителей. (Приводятся данные о чрезвычайных ситуациях, связанных с выбросом в
атмосферу сильнодействующих веществ.}
Учитель биологии. "Не будем ждать до завтра! Подумаем, что мы можем сделать сейчас,
каждый из нас! Ваши предложения?
Учащиеся. ...Нужно экономить бумагу — для ее изготовления рубят деревья.
...Нужно экономить воду - на ее очистку тратится энергия. ...Нужно экономить электроэнергию. ...Будем носить в школе сменную обувь — будет чище воздух. ...Будем беречь
зеленые насаждения и газоны. ...Будем ухаживать за посадками вокруг школы, сажать ноле деревья. ,
...Будем рассказывать знакомым, чтобы они делали так же. Учитель химии. Право человека
знать, чем он дышит, следовательно, есть право и на здоровье, а значит, есть гражданская
обязанность бороться за чистоту атмосферы. Человек ответствен за те знания, которые получает.
Береги свою планету!
Есть одна планета-сад
В этом космосе холодном.
Только здесь леса шумят,
Птиц скликая перелетных.
И стрекозы только тут
В речку смотрят удивленно.
Здесь в траве живет беспечно
Стрекотун-певун кузнечик,
Юный ветер, хулиган,
Щекочет старый океан,
Грациозные дельфины
Вальс танцуют и поют,
В общем, счастливо живут.
Здесь лишь утро золотое,
Воздух нежно-голубой,
Дышится легко и вволю.
Забываем мы порой:
Воздух дан в аренду нам,
Он один на всех землян.
Чтобы жизнь торжествовала,
Охранять нам воздух надо.
Береги свою планету,
Ведь другой на свете нету!
Галина Маршанова