Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас. Повні уроки>>Фізика: Зв’язок фiзики з повсякденним життям, технiкою i виробничими технологiями.

Тема

• Зв’язок фiзики з повсякденним життям, технiкою i виробничими технологiями

Мета

• Ознайомитися з  розвитком фізики, із застосування новітніх матеріалів та технологій у виробництві.

Хід уроку

Історія фізики

Історія фізики тісно пов'язана з історією суспільства. Це цілком природно, оскільки фізика як будь-яка наука є важливої складової культури, а науковий розвиток, безумовно, визначається розвитком цивілізації в цілому. Причому фізика у великому ступені й залежить від рівня розвитку, і обумовлює розвиток продуктивних чинностей суспільства. У зв'язку із цим розвиток фізики визначається розвитком як матеріальної культури, так і загальної, духовної культури. Відзначимо, що духовна культура повинна розумітися в самому широкому змісті, тобто містити в собі утворення, ідеологію, державний устрій. Зв'язок фізики з розвитком суспільства простежується протягом всієї історії розвитку цивілізації. Цей зв'язок не завжди носить однозначний характер, що обумовлено, насамперед, природним відставанням реалізації тих або інших можливостей від потреб суспільства. З іншого боку, на певних стадіях фізика як потужна галузь дерева цивілізації починає розвиватися вже по своїх власних законах, слабко пов'язаним з розвитком суспільства в цілому. У таблиці представлений хронологічний зв'язок основних етапів розвитку фізики й суспільства.

Фізика і її зв'язок з іншими науками. Сучасний погляд

У цей час відбувається найбільша науково-технічна революція, що почалася більше чверті століття назад. Вона зробила глибокі якісні зміни в багатьох галузях науки й техніки. Одна з найдавніших наук - астрономія переживає революцію, пов'язану з виходом людини в космічний простір. Народження кібернетики й електронних обчислювальних машин революційно змінило вигляд математики, проклало шлях до нової області людської діяльності, що одержала назву  інформатики. Виникнення молекулярної біології й генетики викликало революцію в біології, а створення так називаної великої хімії стало можливим завдяки революції в хімічній науці. Аналогічні процеси відбуваються також у геології, метеорології, океанології й багатьох інших сучасних науках. В усім світі спостерігаються глибокі якісні зміни в основних галузях техніки. Революція в енергетику пов'язана з переходом від теплових електростанцій, що працюють на органічному паливі, до атомних електростанцій. Створення індустрії штучних матеріалів з незвичайними, але дуже важливими для практики властивостями зробило революцію в матеріалознавстві. Комплексна механізація й автоматизація ведуть нас до революції в промисловості й сільському господарстві. Транспорт, будівництво, зв'язок стають принципово новими, значно більше продуктивними й зробленими галузями сучасної техніки.

Таблиця. Хронологія розвитку культури й фізики

Фізика й астрономія

У сучасному природознавстві, фізика є однієї з лідируючих наук. Вона впливає на різні галузі науки, техніки, виробництва. Розглянемо на декількох прикладах, як фізика впливає на інші області сучасної науки й техніки. Протягом тисячоліть астрономи одержували тільки ту інформацію про небесні явища, що їм приносило світло. Можна сказати, що вони вивчали ці явища через вузеньку щілину у великому спектрі електромагнітних випромінювань. Три десятиліття тому назад завдяки розвитку радіофізики виникла радіоастрономія, що надзвичайно розширила наші знання про Всесвіт. Вона допомогла довідатися про існування багатьох космічних об'єктів, про які раніше не було відомо. Додатковим джерелом астрономічних знань стала ділянка електромагнітної шкали, що лежить у діапазоні дециметрових і сантиметрових радіохвиль. Величезний потік наукової інформації приносять із космосу інші види електромагнітного випромінювання, які не досягають поверхні Землі, поглинаючись у її атмосфері. З виходом людини в космічний простір народилися нові розділи астрономії: ультрафіолетова й інфрачервона астрономія, рентгенівська й гамма-астрономія. Надзвичайно розширилася можливість дослідження первинних космічних часток, що падають на кордони земної атмосфери: астрономи можуть досліджувати всі види часток і випромінювань, що приходять із космічного простору. Об'єм наукової інформації, отриманої астрономами за останні десятиліття, набагато перевищив обсяг інформації, добутої за всю минулу історію астрономії. Використовувані при цьому методи дослідження й апаратури, що реєструє, запозичаться з арсеналу сучасної фізики; древня астрономія перетворюється в молоду, що бурхливо розвивається астрофізику. Зараз створюються основи нейтринної астрономії, що буде доставляти вченим відомості про процеси, що відбуваються в надрах космічних тіл, наприклад у глибинах нашого Сонця. Створення нейтринної астрономії стало можливим тільки завдяки успіхам фізики атомних ядер й елементарних часток.

Фізика й техніка

Фізика знаходиться також у джерел революційних перетворень у всіх областях техніки. На основі її досягнень перебудовуються енергетика, зв'язок, транспорт, будівництво, промислове й сільськогосподарське виробництво.

Енергетика

Революція в енергетиці викликана виникненням атомної енергетики. Запаси енергії, що зберігаються в атомному паливі, набагато перевершують запаси енергії в ще не витраченому звичайному паливі. Вугілля, нафта й природний газ у наші дні перетворилися в унікальну сировину для великої хімії. Спалювати їх у більших кількостях - значить завдавати непоправної шкоди цієї важливої області сучасного виробництва. Тому досить важливо використати для енергетичних цілей атомне паливо (уран, торій). Теплові електростанції роблять непереборний небезпечний вплив на навколишнє середовище, викидаючи вуглекислий газ. У той же час атомні електростанції при належному рівні контролю можуть бути безпечні. Термоядерні електростанції в майбутньому назавжди позбавлять людство від турботи про джерела енергії. Як ми вже знаємо, наукові основи атомної й термоядерної енергетики цілком опираються на досягнення фізики атомних ядер.

Створення матеріалів із заданими властивостями

Техніка майбутнього буде створюватися в значній мірі не з готових природних матеріалів, які вже в наші дні не можуть зробити її досить надійної й довговічної, а із синтетичних матеріалів з наперед заданими властивостями. У створенні таких матеріалів поряд з хімією всі зростаючу роль будуть грати фізичні методи впливу на речовину (електронні, іонні й лазерні пучки; потужні магнітні поля; надвисокі тиски й температури; ультразвук і т.п.). У них закладена можливість одержання матеріалів із граничними характеристиками й створення принципово нових методів обробки речовини, що докорінно змінює сучасну технологію.

• 1. Феррорідина

Феррорідина - це магнітна рідина, з якої можна утворювати досить цікаві й вигадливі фігури. Втім, поки магнітне поле відсутнє, феррорідина - ні чим не примітна. Але от варто впливати на неї за допомогою магнітного поля, як її частки вибудовуються уздовж силових ліній - і створюють щось невимовне.

На практиці феррорідину застосовують по-різному: приміром, для забезпечення теплопровідності в динаміках, але продемонстрований метод використання теж гарний.

Ну а можливість ставати то твердим, то рідким: залежно від впливу магнітного поля, робить цей матеріал значимим і для автопрома, і для NASA ,і для військових.

• 2. Аерогель Frozen Smoke

Аерогель Frozen Smoke («Заморожений дим») на 99 відсотків складається з повітря й на 1 - із  кремнієвого ангідриду.

Будучи майже непомітним, аерогель при цьому може втримувати практично неймовірні ваги, що в 4000 разів перевершують об'єм витраченої речовини, при чому сам він - дуже легкий. Його застосовують у космосі: приміром, для «виловлювання» пилу від хвостів комет і для «утеплення» костюмів астронавтів. У майбутньому, говорять вчені, він з'явиться в багатьох будинках: дуже  зручний.Крім того, цей гель ще й пожежобезпечен.

• 3. Еластичні провідники

Еластичні провідники виробляються з «мікса» іонної рідини й вуглецевих нанотрубок.

Вчені задоволені цьому винаходу: адже, по суті, ці провідники можуть розтягуватися, не гублячи своїх властивостей, а потім повертатися до попереднього розміру, начебто нічого й не трапилося. А це дає привід  задуматися про всіляких еластичних гаджетів.

• 4. Нен'ютоновська рідина

Є серед цих рідин і така, по якій можна ходити: від прикладання сили вона твердіє. Виглядає це зразково от так:

Учені шукають шлях застосування цієї здатності нен'ютоновської рідини при розробці армійського спорядження й форми. Щоб м'яка й зручна тканина під дією кулі ставала твердою - і перетворювалася в бронежилет.

• 5. Прозорий оксид алюмінію

Прозорий і при цьому міцний метал планують використати як для створення більше зробленого армійського спорядження, так й в автопромі й навіть при виробництві вікон. Чому б і ні, видно добре, і при цьому не б'ється.

• 6. Вуглецеві нанотрубки

Вуглецеві нанотрубки вже були присутні в третьому пункті статті, і от - нова зустріч. А всі тому, що можливості їх і справді широкі, і говорити про всілякі принадності можна годинами. Зокрема, це - самий міцний із всіх винайдених людиною матеріалів.
За допомогою цього матеріалу вже створюють надміцні нитки, надкомпактні комп'ютерні процесори й багато іншого, а в майбутньому темпи будуть тільки нарощуватися: супер-еффективні батареї, ще більш ефективні сонячні панелі й навіть трос для космічного ліфта майбутнього.

Автоматизація виробництва

Має бути величезна робота зі створення комплексно-автоматизованих виробництв, що включають у собі гнучкі автоматичні лінії, промислові роботи, керовані мікрокомп'ютерами, а також різноманітні електронні контрольно-вимірювальні апаратури. Наукові основи цієї техніки органічно пов'язані з радіоелектронікою, фізикою твердого тіла, фізикою атомного ядра й рядом інших розділів сучасної фізики.

Фізика й інформатика

Фізика вносить вирішальний вклад у створення сучасної обчислювальної техніки, що представляє собою матеріальну основу інформатики. Всі покоління електронних обчислювальних машин (на вакуумних лампах, напівпровідниках й інтегральних схемах ), створені до наших днів, народилася в сучасних лабораторіях. Сучасна фізика відкриває нові перспективи для подальшої мініатюризації, збільшення швидкодії й надійності обчислювальних машин. Застосування лазерів і голографії, що розвивається на їхній основі, таїть у собі величезні резерви для вдосконалювання обчислювальної техніки.

Завдання

Повторити один із запропонованих фізичних досвідів і спробувати знайти йому застосування в будь який області повсякденного життя .

Список використаних джерел

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ. Урок физики в современной школе-творческий поиск учителей.- М.:Просвещение, 2003.

2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.

3. Урок фізики по тему: "Що вивчає фізика. Фізичні явища. Спостереження й досвіди". 7-й клас, Урванцева Ольга Александровн.

4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.

5. Гончаренко С.У. Фізика: Основні закони і формули., 2006, Либідь.

Відредаговано та надіслано Борисенко І. М.

Над уроком працювали

Урванцева О.А.

Борисенко І. М.

Петров О.Л.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.