Исследовательская работа ученика 5 класса "Воздух вокруг нас"

Содержание                                                                                                    Стр.

Введение…………………………………………………………………………..3

Глава 1. Роль воздуха в жизни на нашей планете………………………………4

1.1. Где находится воздух и зачем он нам нужен……………………………….4

1.2. Из чего состоит воздух……………………………………………………….5

1.3. Свойства воздуха……………………………………………………………. 6

1.4. Значение ветра в природе и в жизнедеятельности человека………………8

1.5. Где самый чистый и полезный воздух……………………………………....9

Глава 2. Практическая часть…………………………………………………….11

Заключение……………………………………………………………………….14

Литература……………………………………………………………………….15

Введение

Уже многие миллиарды лет наша Земля, окружённая слоем воздуха, совершает свой бесконечный бег вокруг Солнца. Этот слой воздуха называется атмосферой. Его толщина достигает 300 км. Атмосфера как прозрачное, невидимое покрывало, окутывает нашу Землю. Какова роль воздуха в жизни на Земле? Данную проблему я попробовал решить в работе «Воздух вокруг нас».

Цель: расширить и углубить знания о воздухе и его свойствах.

Задачи:

1. Найти и изучить литературу о воздухе.

2. Экспериментально обнаружить свойства воздуха

Объект моей работы – воздух.

Предмет – эксперименты с воздухом.

Гипотеза: предполагается, что в результате исследования будет доказана взаимосвязь свойств воздуха и его пользы в нашей жизни.

Применяемые методы: справочно-информационный,  исследовательский.

Глава 1. Роль воздуха в жизни на нашей планете

1.1. Где находится воздух и зачем он нам нужен

Вся наша планета окутана прозрачным покрывалом — воздухом. Мы его не видим, не чувствуем. Но если оно вдруг исчезнет, мгновенно закипит на Земле вода, все другие жидкости, а лучи Солнца сожгут все живое.

Воздух заполняет все свободные места, и даже самые маленькие щели. Прозрачный стакан только кажется пустым, но если медленно наклоняя его, погружать в воду, то по мере заполнения стакана водой, из него крупными пузырями будет выходить воздух.

Без воздуха жизнь на Земле была бы невозможна. Без пищи человек может обходиться пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха самое большее пять минут. Попробуйте перестать дышать на какое-то время. Уже через несколько секунд вы почувствуете, как нуждаетесь в глубоком вдохе. Воздух нужен и человеку, и животным, и растениям, чтобы дышать, а значит, чтобы жить.

А ещё воздух помогает нам общаться. Издаваемые звуки приводят в колебание воздух. Рождающиеся звуковые волны заставляют колебаться барабанную перепонку в ушах. Колебания передаются в головной мозг, который воспринимает их как звук. На Луне нет атмосферы, поэтому там царит абсолютная тишина. А общаться можно только с помощью специальных устройств или жестами.

В огромном воздушном океане рождаются ветры и облака, грозы и полярные сияния. Ведь это движение воздуха! Без ветра облака всегда стояли бы над морем или рекой. Значит, дождь без ветра мог бы идти только над водой. Под действием воздуха и воды совершаются геологические процессы на поверхности Земли, формируются погода и климат. Он оберегает нас от метеоритов, опасного ультрафиолетового и теплового излучения, исходящего от Солнца. Благодаря этой воздушной «шубе», не страшен Земле и космический холод.

Благодаря воздуху небо бороздят самолёты, вертолёты, висят громадные дирижабли. В голубом небе совершают свой полёт птичьи стаи, неподвижно парят громадные птицы — охотники. Подъёмная сила, удерживающая их в полёте, возникает за счёт обтекания воздухом изогнутых поверхностей их крыльев.

Рыбы, благодаря жабрам, умеют дышать воздухом, содержащимся в воде. Воздушный океан, окружающий нашу планету, удерживается силами земного тяготения. Если бы Земля потеряла свою воздушную оболочку, то превратилась бы в безжизненную, лишенную растительности, пустыню.

Сжигая топливо (а в этом обязательно должен участвовать кислород — составная часть воздуха), люди издавна получают тепло, необходимое и в быту, и на производстве.

1.2. Из чего состоит воздух

Воздух — важнейший источник химического сырья. Всего лишь два века назад ученые узнали, что воздух — смесь многих газов, в основном кислорода и азота, аргона и углекислого газа.

Атмосфера есть и у других планет: Венеры, Марса и у огромных планет-гигантов. Марс и Венера во многом похожи на Землю, однако жизни на них нет, поскольку другой состав атмосферы.

Наиболее важен для дыхания кислород. Без него мы не можем получить из пищи необходимую для жизни энергию. При физической работе и занятиях спортом мы дышим глубже и чаще, чтобы восполнить затрачиваемую для этой деятельности энергию.

С поверхности всех водоёмов, почвы и растительности происходит постоянное испарение воды. Поэтому в воздухе всегда содержаться водяные пары. От их количества зависит влажность воздушных масс, формирование облаков и дождевых туч.

1.3. Свойства воздуха

·   Воздух прозрачен. Если бы он имел цвет, то окрашивал бы окружающие растения и предметы. Почему же небо голубое? А дело в том, что солнечный свет состоит из 7 цветов как в радуге. Проходя через атмосферу, голубой цвет усиливается. Его -то мы и видим.

·   Если взять 2 резиновых шарика и надуть их (до одинаковых размеров), они примут круглую форму. Значит, давление вдуваемого воздуха передалось по всем направлениям одинаково. Если поместить один из надутых шариков в холодильник, а другой в ведро с тёплой водой. Через 10-15 минут охлаждённый шарик уменьшится в размерах, а нагретый — увеличится. Следовательно, воздух при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается.

Если взять шприц без иголки, зажать его носик пальцем, и попробовать поршнем сжимать воздух в шприце. Объем воздуха заметно уменьшится. Если отпустить поршень — объем воздуха станет прежним. Следовательно, воздух упруг. Это свойство воздуха активно используется человеком. Например, в играх для детей. Сейчас в интернете есть возможность скачать игры для девочек бесплатно, игры для мальчиков и для взрослых. Но в этих играх не используются свойства воздуха. Где же оно используется?

Например, в играх с мячом. Когда мяч ударяется о пол, воздух в нём сжимается. Но так как воздух упруг, он стремится расшириться, и мяч с силой отскакивает от пола.

Еще свойства воздуха используются в таких любимых всеми детьми игрушках, как велосипеды и самокаты. Воздух накачивается в шины велосипедов, самокатов и автомобилей, чтобы смягчить толчки при езде.

Большую упругость сжатого воздуха используют пожарные, чтобы получить сильную струю воды для тушения огня. С помощью сжатого воздуха маляры разбрызгивают краску, покрывая ею стены домов. Сжатым воздухом приводится в действие отбойный молоток, которым шахтёры откалывают уголь.

С помощью сжатого воздуха работают тормоза трамваев и поездов.

Воздух имеет вес. В литровой бутылке, например, больше одного грамма воздуха. Своим весом воздух давит на нас и на все предметы вокруг нас. Если, к примеру, откачать воздух из консервной банки, то она сплющится. Когда дети учатся плавать, они надувают воздухом автомобильную камеру или мешки из плотной материи. Эти предметы, когда они наполнены воздухом, плавают на поверхности воды и поддерживают тело человека. Воздухом наполняют резиновые лодки, на которых плавают на реке или озере. С помощью воздуха можно поднимать со дна реки или моря затонувшие корабли.

В 1919 году, уходя от Красной Армии, белые затопили в Чёрном море много подводных лодок. Советские водолазы нашли их. Лодки хорошо сохранились под водой; их можно было отремонтировать и использовать в нашем флоте. Но как поднять лодки с морского дна?

Водолазы спустились на дно моря. Здесь они прикрепили к одной из затонувших лодок огромные резиновые мешки — понтоны. Сверху в понтоны стали накачивать по трубам воздух. Когда понтоны наполнились воздухом, они всплыли вверх и потянули за собой подводную лодку.

Так советские водолазы с помощью воздуха подняли с морского дна все подводные лодки.

·   Если надо навести через реку временный мост, в воду спускают наполненные воздухом резиновые камеры или большие металлические ящики, запаянные со всех сторон. Их скрепляют друг с другом и застилают сверху досками. Получается временный плавучий мост

·   В морозную погоду люди надевают шубы и тёплые пальто, а птицы взъерошивают свои перья, чтобы задержать воздух между ворсинками и перышками. Потому что воздух — плохой проводник тепла. Поэтому растения, под снежным одеялом, не замерзают даже в сильные холода. Для человека большое значение имеют температура, влажность, движение воздуха. Например, если вы легко одеты и заняты несложной работой, лучшая температура воздуха 18— 20 С. Чем тяжелее работа, тем ниже может быть температура воздуха, но не настолько, чтобы стало трудно дышать, как при сильном морозе. Люди лучше всего себя чувствуют при влажности воздуха 40—60 процентов. Обычно хорошо переносится сухой воздух, а повышенная влажность воздуха действует неблагоприятно: при высокой температуре организм перегревается, при низкой — переохлаждается.

Движение воздуха влияет на теплоотдачу организма. При жаре приятен прохладный ветерок, вы не перегреваетесь, а на морозе ветер, кажется, пробирает до костей — организм переохлаждается.

Эти свойства воздуха человек научился использовать в повседневной жизни: шины автомобилей и велосипеда, насосы и многие другие изобретения человечества; воздух заставляет мчаться по волнам лёгкие яхты и огромные парусные корабли, вращает крылья ветряных мельниц, а своей упругостью заставляет подпрыгивать мяч.

1.4. Значение ветра в природе и в жизнедеятельности человека

Если бы в природе не происходило движения воздуха, то в жарких странах, где нестерпимо печёт солнце, стало бы ещё жарче. В холодных странах стало бы ещё холоднее.

Но ветер переносит тёплый воздух из жарких стран в холодные, а холодный воздух — в жаркие страны. От этого в жарких странах делается прохладнее, а в холодных — теплее.

Ветер перегоняет облака с места на место, разносит воду по всей земле.

Если бы не ветер, в сухие места не приходили бы тучи и облака. Там не было бы дождей и снега. Пересохли бы ручьи, реки, озёра и колодцы.

От дыхания людей, от пыли заводских труб портится воздух.

Если бы не ветер, в больших городах накопилось бы много дурного воздуха. Но ветер постоянно уносит испорченный воздух и вместо него приносит чистый воздух лесов и полей.

Ветер — большая сила, которой пользуются люди.

На юге нашей Родины, в открытых степях, где часто дует ветер, он приводит в движение ветряные двигатели, которые вращают жернова мельниц, качают воду из колодца или пруда, вырабатывают электричество.

Учёные, изучавшие Северный Ледовитый океан и часто жившие на его льдинах, использовали ветряные двигатели для получения электричества.

Ещё в древности человек научился строить лодки и корабли. Они двигались очень медленно — при помощи вёсел.

Грести вёслами было тяжело. Потом люди научились пользоваться ветром. На корабли стали ставить мачты с парусами. Ветер надувал паруса и толкал корабли вперёд.

1.5. Где самый чистый и полезный воздух

Из всех факторов окружающей среды атмосферный воздух наиболее значим для здоровья человека. Для нашего дыхания нужен чистый воздух с достаточным содержанием кислорода. К сожалению, лишь малая часть современного населения Земли дышит чистым воздухом. В городах, где все дороги забиты автомобилями, воздух загрязнен их выхлопными газами. Добавляют загрязнения и выбросы из заводских труб (особенно металлургические и химические производства), теплоэнергетика. Иногда они образуют вредный смог, который как тучи нависает над городом, мешая дышать. В воздухе растет количество углекислого газа, химических соединений, которые выбрасывают промышленные предприятия и автомашины. Выхлопные газы автомобилей, химические вещества от заводов и фабрик, приводят к гибели растительности и вызывают тяжелые заболевания у людей. От состояния воздуха и его чистоты зависит здоровье людей и их будущее.

Зато в лесах и парках дышится очень легко, потому что наши зелёные помощники поглощают вредный углекислый газ, а выделяют кислород. Вырабатывают кислород и морские водоросли, поэтому воздух на морском побережье так целебен.

Но сейчас люди стараются уменьшить вредные выбросы в атмосферу. Создаются автомобильные двигатели, работающие на электрической и даже солнечной энергии. Вместо дымящих труб тепловых строят атомные и солнечные электростанции. В мире широко развернулось движение в защиту природы. У нас приняты законы и разрабатывают новые, по которым руководители предприятий отвечают за очистку и обезвреживание газов до их выброса в атмосферу. Огромную роль в очистке воздуха играют растения — легкие планеты. Они задерживают пыль, копоть, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Среди других природных фильтров тополь и подсолнечник лучше всего очищают воздух от загрязнения. Как показали исследования, на оживленных автомагистралях, вдоль которых были высажены пирамидальные тополя и простирались поля подсолнечника, воздух оставался чистым.

Глава 2. Практическая часть

Я провел несколько опытов по выявлению свойств воздуха, выдвинув несколько гипотез.

1. Воздух находится вокруг нас повсюду.

2. Воздух прозрачен.

3.  Чистый воздух ничем не пахнет.

4.  Горячий воздух легче холодного.

5. Воздух расширяется и сжимается.

6. Давление воздуха равномерно.

7. Воздух необходим людям, животным и растениям.

Опыт № 1. Обнаружение воздуха

Цель: увидеть, что воздух занимает место.

Технологический процесс: какими способами можно доказать, что воздух не пустое место? Надо продемонстрировать его наличие.

1. Взять полиэтиленовый пакет, скрутить его, он стал выпуклым. Почему? Потому что внутри пакета находится воздух.

2. Опустить в банку с водой пустую бутылку, из неё пойдут пузырьки. Что это? Это воздух.

3. Возьмем веер. Помашем веером перед лицом. Мы почувствуем прикосновение, хотя веер до нас не прикасался. Это движение воздуха или ветерок. Мы сами можем сделать ветер.

4. Закрепим на дне стакана ватку. Перевернем его и опустим в емкость с водой. Вынем стакан и посмотрим на ватку. Она не намокла, так как вода не попала в перевернутый бокал. Кажется, что стакан пуст, но на самом деле это не так. Он заполнен воздухом, и в нем нет места для воды. Вот почему вода не затекает внутрь стакана, и ватка остается сухой. Это показывает, что воздух занимает место.

Вывод: воздух находится вокруг нас повсюду. Гипотеза № 1 подтвердилась.

Опыт № 2. Прозрачность воздуха.

Цель: показать, что воздух прозрачен.

Технологический процесс: сравним воздух с непрозрачными предметами.

Возьмем лист бумаги. Он непрозрачен – через него мы не видим окружающие предметы. А через воздух всё видно.

Вывод: воздух прозрачен, так как через него видны окружающие предметы. Гипотеза № 2 подтвердилась.

Опыт № 3. Отсутствие запаха.

Цель: показать, что чистый воздух ничем не пахнет.

Технологический процесс: возьмём апельсин. Почистим его и сразу почувствуем запах апельсина, до этого ничем не пахло.

Вывод: чистый воздух ничем не пахнет. Гипотеза № 3 подтвердилась.

Опыт № 4. Горячий воздух легче, чем холодный.

Цель: проверить, что горячий воздух легче холодного.

Технологический процесс: Нарисуем на бумаге спираль и вырежем ее. Заточенным карандашом проделаем небольшое отверстие в центре спирали. Проденем через него нитку. Подержим спираль над пламенем свечи. Спираль начинает вращаться вокруг своей оси.

Вывод: Температура воздуха над нагревателем начинает повышаться. Горячий воздух поднимается и вступает в контакт с бумажной спиралью, проходя между ее витками. Воздух давит на витки, заставляя спираль вращаться. Гипотеза № 7 подтвердилась.

Опыт № 5. Воздух расширяется и сжимается.

Цель: доказать опытным путем, что при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается.

Технологический процесс: Возьмем пустую бутылку и две емкости с горячей и холодной водой. Закрепим шарик на горлышке бутылки. Поставим бутылку в емкость с горячей водой. Мы увидим, что шарик начинает надуваться.

Поставим эту же бутылку в емкость с холодной водой. Шарик сдувается.

Вывод: Воздух состоит из очень маленьких частиц, которые называются молекулами. Когда бутылка находится в горячей воде, тепло заставляет молекулы воздуха внутри нее удаляться друг от друга. Из-за этого воздух внутри бутылки расширяется, шарик надувается. Когда бутылка погружается в холодную воду, молекулы начинают сближаться, воздух сжимается, шарик сдувается. Расширение и сжатие воздуха приводит к тому, что воздушный шарик увеличивается и уменьшается в размере. Гипотеза № 5 подтвердилась.

Опыт № 6. Воздух давит одинаково во всех направлениях.

Цель: проверить, что давление воздуха равномерно.

Технологический процесс: Полностью заполним стакан водой. Положим открытку на стакан. Перевернем стакан, придерживая открытку. Аккуратно отпустим открытку. Открытка держится на стакане и не падает.

Вывод: Воздух оказывает давление на стенки стакана со всех сторон. Он также давит и на открытку снизу. Поэтому она не падает. Гипотеза № 6 подтвердилась.

Опыт № 7. Воздух необходим людям, животным и растениям.

Цель: показать, что воздух нужен для жизнедеятельности человеческого организма и растений.

Технологический процесс:

1. Проведем опыт с задержкой дыхания. Закроем ладошками рот и нос. Вдохнем воздух и сосчитаем, сколько можно продержаться без воздуха. Моя задержка дыхания составила 15 секунд.

2. Взять соломинку и стакан с водой, выдыхать через соломинку воздух. Выходят пузырьки. Что находится в пузырьках? В пузырьках - воздух, значит, внутри нас находится воздух.

Вывод: Мы дышим воздухом, кислородом. Он необходим для жизни. Без воздуха мы просто погибнем. Гипотеза № 7 подтвердилась.

Заключение

Таким образом, проведя опыты с воздухом, можно сделать следующие выводы:

Вывод № 1: воздух находится вокруг нас повсюду.

Вывод № 2: воздух прозрачен, так как через него видны окружающие предметы.

Вывод № 3: чистый воздух ничем не пахнет.

Вывод № 4: нагретый воздух поднимается и давит на витки, заставляя спираль вращаться.

Вывод № 5: Воздух состоит из очень маленьких частиц, которые называются молекулами. Когда бутылка находится в горячей воде, тепло заставляет молекулы воздуха внутри нее удаляться друг от друга. Из-за этого воздух внутри бутылки расширяется, шарик надувается. Когда бутылка погружается в холодную воду, молекулы начинают сближаться, воздух сжимается, шарик сдувается. Расширение и сжатие воздуха приводит к тому, что воздушный шарик увеличивается и уменьшается в размере. Гипотеза № 5 подтвердилась.

Вывод № 6:воздух оказывает давление на стенки стакана. Он также давит и на открытку снизу, поэтому она не падает.

Вывод № 7: мы дышим воздухом, кислородом. Он необходим для жизни. Без воздуха мы просто погибнем.

Нет ничего на свете нужнее воздуха. Без воды можно прожить несколько дней. Без пищи – несколько недель. А без воздуха лишь несколько мгновений.

Но человеку и другим живым существам нужен для дыхания чистый и только чистый воздух. Поэтому надо беречь и не загрязнять воздух на нашей планете, стараться жить так, чтобы земля вокруг нас оставалась щедрой и прекрасной, чтобы журчали на ней чистые ручьи, цвели цветы и пели птицы.

Литература

1.     Куликовская И. Э, Совгир Н. Н. «Детское экспериментирование».– М.: Педагогическое общество России, 2005.

2.     Равиза Ф.В. Простые опыты. – М., 1997.

3.     Смирнов Ю.И. Воздух: Книжка для талантливых детей и заботливых родителей. – СПб.

4.     «Все, что тебе нужно знать». Энциклопедия. - М.: РОСМЭН, 2008.

Интернет-ресурсы: http://cvetnie-stekla.ru/2013-task/