Кулаковская Л.М. Урок по теме «Электризация в быту и технике». VIII класс

Познавательная цель урока:

Задачи личностного развития учащихся: создать условия для повышения интереса к физике, проявления способностей к самопрезентации, воспитания актерских качеств.

Оборудование: эбонитовая палочка, суконка, металлическая гильза на штативе, пластины конденсатора, штативы, электрофорная машина, стеклянная трубка, проволока с металлическим шариком, палочка с ваткой, нашатырный спирт, кислота, стеклянная емкость, плакат с иллюстрацией процесса электроворсования.

Девиз урока.

Во всем мне хочется дойти до самой сути.

Б.Пастернак

Ход урока

I. Организационный момент. Объявляется тема и цель урока.

II. Повторение теоретического материала (фронтальный опрос).

1. От какого слова произошло слово «электризация»?

2. Что означает фраза «тело наэлектризовано»? Как определить, наэлектризовано тело или нет? Покажите это на опыте, используя предложенные приборы.

3. Какие опыты показывают, что существуют два рода зарядов?

4. Какой заряд принято называть положительным? отрицательным?

5. Как взаимодействуют заряды между собой?

6. Какое назначение имеет электроскоп?

7. Что такое электрическое поле? Назовите свойства электрического поля.

8. Объясните, каким образом происходит притяжение или отталкивание зарядов.

9. Вспомните, как устроен атом по Резерфорду.

10. Расскажите о строении атома хлора.

11. Почему вот эта эбонитовая палочка не заряжена, хотя мы знаем, что внутри атома есть отрицательные электроны?

12. Объясните результаты опытов.

Опыт 1. Что произошло с палочкой в процессе электризации? (Электризуем палочку.)

Опыт 2. Как объяснить электризацию соприкосновением? (Касаемся заряженной палочкой стержня электрометра.)

Опыт 3. Как объяснить притяжение ненаэлектризованной металлической гильзы к заряженному телу? (Металлическая гильза на нити притягивается к заряженной металлической палочке.)

Опыт 4. Почему маленький металлический шарик, подвешенный между двумя разноименно заряженными пластинами конденсатора, укрепленными на изолирующих штативах, все время притягивается то к одной, то к другой пластине? (Вопрос сопровождается опытом.)

А сейчас мы с вами, заканчивая тему «Электризация тел», поговорим о вредности и полезности этого явления. Посмотрите сценку «Суд над электризацией» и постарайтесь запомнить то, что услышите. Действующие лица, надеюсь, вам знакомы. (За столом учителя в черных мантиях располагаются главный судья, главный обвинитель и защитник.)

Главный судья. Встать! Суд идет! Садитесь! Сегодня слушается дело № 1 по обвинению Электризации. Она обвиняется в том, что по ее вине гибнут люди, возникают пожары. Убытки составляют ежегодно около 100 млн. долларов. Мы призываем сегодня обстоятельно разобраться в этом вопросе, выслушать показания свидетелей и вынести справедливый приговор.

Ввести подсудимую! (Стражники вводят Электризацию.)

Установим личность подсудимой. Подсудимая, ваша фамилия, имя, отчество.

Электризация. Электризация физическая.

Главный судья. Ваши родители?

Электризация. Греческий философ Фалес и Уильям Гильберт.

Главный судья. Ваша биография?

Электризация. Я — гречанка. Древние греки очень любили украшения из янтаря, названного ими за его цвет и блеск «электрон», т.е. «солнечный камень». Отсюда и произошло затем слово электричество. Легенда гласит, что еще в VI веке до нашей эры дочь знаменитого философа Фалеса пряла янтарным веретеном, а когда оно упало в воду, девушка достала его и стала вытирать о шерстяную юбку. Тогда кусочки шерсти стали прилипать к веретену.

Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес убедился, что дело в янтаре. Любые янтарные изделия, потертые о шерсть, притягивали легкие предметы.

Однако историю науки можно начать с исследований Уильяма Гильберта (врача английской королевы). В 1600 году Гильберт в сочинении по электричеству и магнетизму описал электризацию трением. Он также установил, что стекло, смолы и другие вещества электризуются трением.

Большую роль в моей жизни сыграл и немецкий ученый Отто фон Герике. Это он в 1650 году построил первую электрическую машину. Она была не такой, как сейчас. Сначала он изготовил из серы большой шар. Натирая шар рукой, Герике наблюдал притяжение к нему мелких предметов. Для удобства он установил шар на оси в особом станке, вращал его с помощью рукоятки и прижимал ладонь к шару, чтобы наэлектризовать шар. Проделав много опытов, он заметил, что пушинки, кусочки бумаги, коснувшись шара, отскакивали от него. Ему даже удалось заставить пушинку, коснувшуюся шара, плавать над наэлектризованным шаром в воздухе. Но объяснить данное явление ему не удалось. Это одно из белых пятен в моей биографии.

Далее моя жизнь протекала более бурно. В 1729 году английский физик Стефан Грэй открыл существование проводников и непроводников электричества. Он установил, что электричество распространялось по металлическим проволокам, угольным стержням, пеньковой бечевке, но не передавалось по каучуку, воску, шелку, фарфору. Эти вещества могут служить изоляторами, предохраняющими от утечки электричества.

В 1730 году французский исследователь Шарль Дюфе заметил, что в одних случаях наэлектризованные тела взаимно притягиваются, а в других — отталкиваются. Дюфе объяснил это тем, что существуют два рода электричества: «стеклянное» и «смоляное». Известный американский физик Бенджамин Франклин назвал «стеклянное» электричество положительным, а «смоляное» — отрицательным.

В 1745 году академик Петербургской Академии наук Георг Рихман построил первый электроскоп — прибор для измерения электричества. В 1785 году француз Шарль Кулон установил, от чего зависит сила взаимодействия зарядов.

В XVIII веке (50-80-е годы) увлечение «электричеством от трения» было всеобщим. Проводились опыты по электризации людей, воспламенению спирта от искры и т.д. Строились более мощные, чем машина Герике, электрические машины.

В 1852 году английский физик Майкл Фарадей создал учение об электрическом поле и объяснил, как происходит взаимодействие зарядов.

Судья. Есть ли вопросы к обвиняемой у обвинения?

Главный обвинитель. Нет.

Главный судья. У защиты?

Защитник. У меня есть вопрос к суду: будет ли приниматься во внимание тот факт, что родители и родственники Электризации, как вы слышали из биографии, были известные и порядочные люди?

Главный судья. Суд учтет все факты.

Защитник. У меня пока все.

Главный судья. Теперь переходим к слушанию показаний свидетелей. Свидетель 1, пожалуйста!

Свидетель 1. Я очень волнуюсь, но я был свидетелем того, как однажды зимой Электризация напугала посетителей универмага «Детский мир» в Москве. По словам потерпевших, в универмаге женщина якобы «колола людей хитро спрятанным шприцем». Затем выяснилось, что никакого шприца не существовало: «колола» синтетическая шубка. Она наэлектризовалась при соприкосновении с окружающими предметами, а сухой морозный воздух — диэлектрик, заряды на шубке накапливались, она стала искрить, и эти искры вызывали ощущение укола.

Главный судья. Господин обвинитель, объясните, пожалуйста, что это за искры, о которых говорил свидетель.

Главный обвинитель. Дело в том, что людей давно интересовало такое мощное и прекрасное явление, как молния. Большую работу по изучению атмосферного электричества провели в России Георг Рихман (который был трагически убит молнией во время грозы) и Михаил Ломоносов, а также американец Бенджамин Франклин. Эти опыты показали, что молнии и маленькие искры, получаемые в опытах, — одно и то же. Только молния — гигантская искра. Ломоносов первый объяснил, отчего происходят грозы. Ученый считал, что благодаря встречным воздушным потокам частички воздуха электризуются, а когда сталкиваются с капельками воды, то отдают им свои заряды. Поэтому в облаках скапливаются большие заряды, возникает сильное электрическое поле. Оно заставляет заряды двигаться. Это и будет сильный электрический ток — молния.

Главный судья. Вопросов нет. Вызывается свидетель 2.

Свидетель 2. Известны случаи, когда в международных водах по загадочным причинам взорвалось несколько огромных супертанкеров с нефтью. Экспертиза показала, что их гибель не связана ни с авариями, ни с нарушением противопожарных правил. В чем дело? Оказалось, что корпус судна при движении электризуется. Это и вызывает микромолнии, способные воспламенить пары нефти. В данных преступлениях я обвиняю Электризацию.

Судья. Вызывается свидетель 3.

Свидетель 3. Я переливал из ведра через пластмассовую воронку бензин в топливный бак мотоцикла, неожиданно между краем воронки и ведром проскочила искра, а затем из горловины бака возник факел горящего бензина: причина — Электризация.

Свидетель 4. Разрешите прочитать заметку из газеты «Известия» от 3 октября 1968 года «Огонь отступил»:

«Была уже полночь, когда рабочий перевалочной нефтебазы Удмуртской АССР И. Третьяков, заправив 8 цистерн авиационным бензином, перевел наливной шланг в очередную емкость. И вдруг взметнулся 15-метровый столб огня. Третьякова отбросило далеко от цистерн».

Я считаю, что виновница — опять Электризация.

Защитник. Я протестую и прошу учесть, что во всех случаях не выполнялись элементарные требования: во избежание искр при хранении, транспортировке горючего рекомендуется применять только металлические ведра, канистры и воронки, а не пластмассовые. К бензобаку машины необходимо прикреплять специальную металлическую цепь, которая тянется по земле, и возникшие искры уходят в заземление. Заземлить надо все детали машины, где накапливаются заряды. Заземляют и корпуса машин, станков. Однако заземление не помогает, если применять оборудование из диэлектриков. Тогда такие материалы покрывают слоем графита или бронзовым порошком. Есть еще один способ: увеличивают влажность воздуха. В быту для снятия или уменьшения электризации применяется особая жидкость типа «Лана» и др. Прошу судью выслушать и свидетеля защиты.

Свидетель 5. На одном из целлюлозно-бумажных комбинатов долгое время не могли установить причину частых обрывов быстродвигающейся бумажной ленты. Пригласили ученых. Они выяснили, что причина — электризация ленты при трении о валики. Такая электризация очень опасна. Она может вызвать пожар.

Свидетель 6. В текстильной промышленности электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков. Заряженную ткань трудно кроить. Она сильно загрязняется пылью. Электризация мешает и при дроблении, измельчении, резке. На текстильных фабриках в отдельных тканях ворс подвергается стрижке, лезвия ножей работают с большой скоростью, и ткань, и ножи сильно электризуются. Существует опасность пожара.

Главный обвинитель. При трении о воздух электризуется самолет, поэтому если сразу после посадки приставить металлический трап — могут появиться искры и возникнет пожар. Из-за Электризации приходится сначала разряжать самолет — опускать на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета. Я дополню, что искры могут возникать и при фасовке сыпучих веществ: сахара, муки, порошков. И здесь с Электризацией приходится считаться.

Главный судья. Вызывается седьмой свидетель.

Свидетель 7. Я хочу не обвинять, а защищать Электризацию. Она может быть нам хорошей помощницей, если ее изучить и правильно использовать. Пробовали ли вы, господин судья, когда-либо красить?

Судья. Конечно! Кто не умеет красить!

Свидетель. Это как посмотреть. Легко окрасить забор, а представьте, что вам нужно окрасить автомобиль.

Судья. Нет, автомобиль я не смогу. Здесь нужна аккуратность, и если красить кисточкой, будет некрасиво.

Свидетель. Вот именно, не сможете. А Электризация смогла. На заводе это делают так: движущиеся на конвейере детали, например, корпусы автомобиля, заряжают положительно, а частичкам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженному автомобилю. Слой краски получается тонкий, равномерный и плотный. Отрицательно заряженные частички краски отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашиваемого слоя. Расход краски снижается — ведь она оседает только на автомобиле. Такой метод окраски в электрическом поле широко применяется и дает большую экономию. Прошу суд учесть это обстоятельство и вынести справедливый приговор. Товарищи, сидящие в зале! Постарайтесь вспомнить, сколько хорошего сделала для вас подсудимая, и сообщите эти факты суду.

Свидетель 8. Мой дядя работает в коптильном цехе. Я не раз там бывал и видел, как это делается. Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частички дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. Этот процесс происходит по аналогии с электроокраской, только здесь не краска, а заряженные положительные частички дыма оседают на отрицательно заряженной тушке рыбы, мяса. Копчение занимает всего несколько минут. А ведь простое копчение длится долго.

Свидетель 9. Таким же способом электризация помогает изготовлять искусственный мех, бархат, замшу, ковры, одеяла. Делается это так: материал, на котором надо получить ворс, намазывают слоем клея и помещают в электрическое поле, например между двумя заряженными пластинами. Затем через металлическую сетку, помещенную над тканью, пропускают ворс. В электрическом поле ворсинки движутся в определенном направлении и оседают на ткань плотным слоем строго перпендикулярно поверхности. (Демонстрируется рисунок.)

Свидетель 10. А я расскажу о том, как Электризация помогает ловить пыль. Чистый воздух нужен не только людям, но и машинам. Из-за пыли они быстрее изнашиваются, засоряются. Кроме того, часто вместе с пылью, газами улетает и ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью. Действие электрофильтра можно наблюдать на такой установке. (Демонстрируется опыт.)

В стеклянной трубке вдоль стенки проходит станиолевая лента, соединенная с положительным полюсом электрофорной машины, а по оси — подвешенная на изолированном стержне проволока с тяжелым грузом (проволока соединяется с отрицательным полюсом машины). «Труба» ставится над кристаллизатором, наполненным небольшим количеством концентрированной соляной кислоты. Если палочку с ваткой, смоченной в нашатырном спирте, поднести к кислоте, то последняя начинает дымиться, и из «трубы» идет густой белый дым. Приводим в действие электрофорную машину, дым почти сразу исчезает.

Чем это можно объяснить? Частички дыма в «трубе» приобретают заряд. Под действием электрического поля они движутся к стенкам «трубы» и оседают на них. Так работают дымо- и пылеуловители. Такие электрические фильтры на тепловых электростанциях улавливают 99 % золы, содержащейся в выходных газах.

Главный судья. Слово предоставляется главному обвинителю.

Главный обвинитель. Уважаемый суд! Зачем мы здесь собрались? Ведь вина подсудимой очевидна. Свидетели рассказали еще не о всех бедах, которые она приносит, тем более, что в наш XXI век ее влияние становится все больше из-за широкого применения пластмасс, синтетических волокон, нефтепродуктов. Даже дома она напоминает о себе: при носке электризуются почти все синтетические ткани. Я не могу понять, как здравомыслящий человек может защищать эту преступницу. Если у нее и есть что-то положительное, так это для того, чтобы скрыть свои преступления. И кто-то еще пытается говорить о ее невиновности.

Главный судья. Слово предоставляется главному защитнику.

Защитник. Если рассматривать поступки Электризации с юридической точки зрения, то нужно заметить, что достоинств у нее больше, чем недостатков. Помимо того, что сказали свидетели, Электризация помогает лечить людей. При лечении некоторых болезней специально носят носки или чулки, которые хорошо электризуются. Маленькими искрами, разрядами, возникающими при электризации, лечат много болезней. Электроаэрозолями (заряженным раствором лекарств) делают глубокие ингаляции. На хлебозаводе, чтобы быстро замесить тесто, крупинки муки заряжают положительно, а частички воды — отрицательно. Крупинки и капельки воды притягиваются друг к другу, образуя однородное тесто. В сельском хозяйстве Электризация помогает очищать и сортировать зерно и семена. Можно привести много других примеров полезного, что делает Электризация. А там, где Электризация и приводит к пожарам, так это только потому, что люди не считаются с ней, не применяют правильно законы физики. Уважаемый суд! Вы слышали много свидетелей, которые выступали в защиту подсудимой. Я призываю Вас вынести ей оправдательный приговор.

Главный судья. Суд удаляется на совещание.

Главный судья. Наш суд был скорым и правильным. Внимательно выслушав обе стороны, суд пришел к следующему решению.

Учитывая некоторые отрицательные стороны деятельности подсудимой, суд тем не менее, полагаясь на показания свидетелей и речь уважаемой защиты, считает большую часть обвинений преувеличенными, а посему постановляет: с учетом полезности положительных сторон действия Электризации и вредности отрицательных, всемерно расширять использование положительных и вести борьбу с отрицательными, для чего неустанно изучать физику и глубоко осмысливать ее законы, проникать в тайны природы и ставить их на службу человеку!

Заседание суда считаю законченным.

В заключение урока организуется рефлексия, в процессе которой учащиеся отмечают, как изменились их представления об электризации, а также обсуждают ход урока в форме «суда» и отмечают артистические способности своих одноклассников.

выкладання. — 2004. — № 3. — С. 22-26.