Методическая разработка урока-интервью на тему "Применение электростатики в различных сферах деятельности человека".

Министерство образования приморского края   филиал краевого ГОСУДАРСТВЕННОго БЮДЖЕТНОго    профессионального ОБРАЗОВАТЕЛЬНОго УЧРЕЖДЕНИя    «Уапк» В ханкайском РАЙОНЕ

Методическая разработка урока с применением методики развития коммуникативных и информационных умений студентов   

 Урок – интервью: «Применение электростатики в различных сферах деятельности человека.         

                                                                 Преподаватель физики,

 квалификационная категория:

Рыжих Татьяна Маратовна

                                                                        Ноябрь 2020 г.

Предмет: физика

Раздел: Основы электродинамики

Тема: Применение электростатики в различных сферах деятельности человека

Тип урока: урок систематизации и закрепления знаний

Вид урока: дидактическая игра: урок – интервью

Возрастная категория: студенты 1 курса.

Технология урока: информационно-коммуникационная

Цели урока:

1.      Предметные:

·          Сформировать знания студентов о применении теоретических знаний темы «Электрическое поле» в быту, промышленности, сельском хозяйстве;

·         Повторить основные физические законы и явления, лежащие в основе современных индустриальных технологий, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве;

·         Сформировать знания о принципе действия оборудования, на которых работает современный человек.

2.        Метапредметные

·         развивать информационно – коммуникативные способности у учащихся;

·         развивать  умения самообразования; любознательность, увлечённость,

·         развивать умения представлять информацию в виде презентации;

·         развивать умения вести диалог;

·         развивать речь учащихся.

3.       Личностные:

·         прививать эстетические качества в оформлении и подаче теоретического материала;

·         воспитывать интерес к предмету через изучение его практической значимости.

Задачи урока:

·         вовлечь как можно больше учащихся в самостоятельную активную познавательную деятельность;

·         обеспечить максимум наглядности  и связь, изучаемых понятий с жизнью;

·         преподнести материал в сжатой форме, обеспечив его научность и понимание для учащихся.

Планируемые результаты. Развитие:

1.      Личностных универсальных учебных действий;

2.       Регулятивных универсальных учебных действий;

3.       Познавательных универсальных учебных действий

Оборудование: компьютер, экран, презентация «Прикладная электростатика», информационные  сообщения учащихся, учебник физики В. Ф. Дмитриева для профессий и специальностей технического профиля

I.        Мотивация знаний.

Вступительное слово учителя. Очень часто вы задумываетесь и задаёте вопросы:

1.      Зачем та или иная тема изучается в курсе физике?

2.      Где в жизни или на практике приходится сталкиваться с физическими явлениями?

3.      Где в технике безопасности приходиться учитывать  законы физики?

Физика является важной дисциплиной, для овладения многими профессиями. Всё шире внедряются энергосберегающие, современные индустриальные технологии, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве. В медицине используются новые диагностические приборы для обследования людей. При изучении природных явлений, поведения человека и животных можно найти много практических и интересных явлений. Много вопросов встаёт перед вами, когда вы начинают постигать тайны природы. Познание и практическое использование законов природы делает человека образованным, помогает понять, зачем та или иная тема изучается в курсе физики. Сегодня я  предлагаю вам представить, что вы приглашены в конференц-зал научно – исследовательского института,  в котором будет проходить конференция по проблеме прикладной электростатики.  В кабинете отдельно стоят столы с табличками, на которых указаны специалисты, которые принимают участие в конференции. На нашей конференции присутствует корреспондент научного журнала, который будет задавать вопросы специалистам по теме  «Прикладная электростатика». Специалисты и корреспондент помогут вам изучить применение электростатики в практической деятельности человека. Начнём работу.

II.     Изучение применения темы.

Корреспондент:  Современные технологии в промышленности, сельском хозяйстве разнообразны и сложны. Поэтому без знаний физики сейчас немыслим современный рабочий (слайд 2). Ему необходимы знания по физике, чтобы понимать принцип действия оборудования, на которых работает современный человек. Мы живём в сельской местности поэтому свой первый вопрос я хочу задать главному конструктору сельскохозяйственного отдела: «Существуют ли электрические машины по разделению зерна по размерам, массе, степени зрелости?

Главный конструктор: Я расскажу вам о воздушной семяочистительной машине (слайд 3) Зерновая смесь из  бункера 4 подаётся в сепарирующий канал 3, где под воздействием электростатического поля и воздушного потока длинные примеси ориентируются перпендикулярно воздушному потоку и выносятся в осадочную камеру 1. Битые и щуплые семена, зарядившись в электрическом поле, попадают на транспортерную ленту 8 . Лента выносит все осевшие на ней примеси в камеру 1. Очищенное зерно попадает на наклонно расположенную сетку 5 и по ней в приёмный бункер 7.

Кроме этой машины существуют зерноочистительная машина камерного типа и барабанный электрический сепаратор. О них расскажут механик и мой заместитель.

Механик: Я расскажу о принципе действия  барабанного электрического сепаратора (слайд 4). Электризация сепарируемого материала 1 происходит при контакте с барабаном 2. Величина заряда частицы, зависит от её электроёмкости, поэтому при падении частицы будут двигаться по различным траекториям, разделяясь на фракции. Крупные, тяжёлые семена не удерживаются барабаном и попадут во фракцию I приёмника семян 4. Менее плотные  семена попадут во фракцию II. Самые лёгкие семена с меньшей энергией прорастания, а значит и всхожестью, сильнее притягиваются барабаном и снимаются щёткой 3.

Конструктор: Для очистки зерна применяются зерноочистительные машины камерного типа (слайд 5). Разделение зерна на фракции может происходить в вертикальной и горизонтальной плоскости. Зерно из бункера 1 поступает в приёмник-3, где разделяется. Схема б, прогрессивнее, так как  для отклонения семян нужно меньшее напряжение между электродами 2 и 4. Семена не отскакивают от проволочной сетки положительного электрода при ударе. На величину электрической силы, действующей на семена, оказывает влияние их форма. На деформированные семена, действует большая сила, чем  на круглые и гладкие семена.  Например, на круглые семена капусты, засорённые горцем шероховатым, который имеет сплюснутую форму, действует сила в 1,5 раза меньшая, чем на сорняк при прочих равных условиях. Поэтому сорняк и повреждённые семена капусты будут попадать во фракцию III, а сортовые семена капусты-I и  II.

Корреспондент делает вывод (слайд 6): Электрические зерноочистительные и сепарирующие машины по сравнению с аналогичными механическими устройствами, имеют более высокую производительность, разделяют зерно не только по физическим, но и биологическим свойствам. Они также улучшают гигиенические условия труда.

Мне известно, что ваш институт занимается и проблемами повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Прошу рассказать агронома о работе в этом направлении.

 Агроном: Прибавку на 10%….20% урожая дают семена после того как их пропустят через электрическое поле постоянного тока  высокого напряжения. Наилучшие результаты достигаются при обработке семян напряжённостью 5кВ/см, длительность обработки 3с. Электрическое поле активизирует процессы обмена веществ, ускоряет ферментативную деятельность в семенах, что приводит к более интенсивному их прорастанию, повышению устойчивости  к неблагоприятным погодным условиям. Отрицательные заряды способствуют накоплению белка, а положительные оказывают противоположное действие.  Обработка продовольственного зерна в электрическом поле приводит к увеличению объёмного выхода хлебопродуктов примерно на 30%, а качество хлеба при этом улучшается.

 (слайд 7).

Электрическое поле воздействует и на черенки (слайд 8). Воздействие электрического поля стимулирует приживаемость черенков. Электрическое поле активизирует биохимические и физиологические процессы, благодаря чему ускоряется процесс сращивания прививок.    Подвергать воздействию электрическим полем можно как привой, так и подвой  в отдельности или уже готовые прививки. Опыты показывают, что приживаемость прививок, обработанных электрическим полем напряжённостью 7кВ/см, повышается на  10%.

Корреспондент: А теперь задам вопрос  слушателям нашей конференции. Вы заслушали представителей сельскохозяйственного отдела, пожалуйста, сделайте вывод о том, какие законы и понятия электростатики используются в сельском хозяйстве?

Ответ. Используется закон взаимодействия зарядов. А так же понятия напряжённости и электроёмкости.

Корреспондент: Известно, что электрическое поле используется и в и пищевой промышленности. Кто из специалистов приведёт пример технологического  применения электрического поля?

Технолог:  Я с помощью слайда 9 объясню процесс копчения рыбы. При копчении продукт пропитывают древесным дымом. Пропитывание продукта частицами дыма придаёт им оригинальный вкус и предохраняет рыбу от порчи. При электро-копчении частицы дыма заряжают положительно, а тушку рыбы отрицательно. Заряженные частицы дыма оседают на её поверхности и поглощаются тушкой. Всё электрическое копчение  длится несколько минут, раньше копчение продуктов длилось долго.

Корреспондент: Следующий вопрос я хочу задать инженеру. Мы слышали о применении электрического поля в типографии и автомобильной промышленности.  Что вы можете сказать по этому поводу?

Инженер:   Слайд 10 поясняет технологию окрашивания автомобилей. Автомобиль движется на конвейере. Его корпус подсоединяют к положительному электроду, а частицы краски заряжают отрицательно.  Отрицательно заряженная краска притягивается положительно  заряженным корпусом автомобиля. Краска ложится равномерным , тонким и плотным слоем.

Хочу задать вопрос нашим слушателям. «Почему слой краски при окрашивании автомобилей получается равномерный и плотный?

Инженер:  (слайд 11) Положительно заряженный алюминиевый цилиндр покрыт селеном, который электризуется отрицательно под действием света Области цилиндра, освещаемые светом, становятся нейтральными.  Не освещённая, положительная часть цилиндра притягивает отрицательно заряженный чёрный  порошок. Порошок фиксируется  нагретыми роликами на положительно заряженной бумаге.

Кто из слушателей может назвать законы электростатики, применяемые при копировании?

Корреспондент: В последнее время  геологи для разведки залежей металлических руд в недрах земли используют электрическое поле. В чём состоит этот метод?

Геолог: Прежде чем пояснить разведку залежей руд с помощью электрического поля  я попрошу вас вспомнить, какая поверхность называется эквипотенциальной?  ( Слайд 12).Один полюс источника тока присоединяют к рудному телу, другой заземляют. Вокруг рудного тела возникает электрическое поле. Изучая с помощью вольтметра форму и размеры эквипотенциальных линий на поверхности земли, можно определить проекцию на эту поверхность рудного тела. Если рудное тело не выходит на поверхность земли, то приходится бурить скважину.

Корреспондент: С помощью законов физики, в современной медицине создаются высокотехнологические методики, которые позволяют лечить людей. Помогает ли электрическое поле следить за здоровьем человека?

Врач: Я объясню, как электрическое поле помогает следить за  здоровьем человека, и какие законы электростатики применяются в этой методике. А сначала вы ответьте на вопрос: « Что называют разностью потенциалов»?

Посмотрите картину эквипотенциальных поверхностей электрического поля сердца человека  (слайд 13) Это - суммарное поле зарядов, возникающих на клетках сердечных мышц. При работе сердца  разность потенциалов между любыми двумя точками тела, не  лежащими на одной эквипотенциальной поверхности, меняется со временем. График изменения со временем носит периодический характер и называется электрокардиограмма. Для снятия кардиограммы электроды, приведённые в контакт с телом, присоединяют к прибору самописцу. На рисунке приведён общий вид одного периода электрокардиограммы, полученной при здоровом сердце. Характерные пики и горбы кардиограммы изменяются при патологических отклонениях, что позволяет установить диагноз заболевания.

Корреспондент: Особое внимание сейчас уделяется очищению воздуха от вредных для человека и окружающей среды загрязнений. Поэтому следующий вопрос я хочу задать экологу. Каким образом с помощью электрического поля вы  добиваетесь очистки воздуха?

Эколог: Воздух в промышленных зонах необходимо очищать от вредных для человека газов. Посмотрите слайд 14. После моего рассказа перечислите понятия электростатики, которые используются в этом процессе?  Современная очистка  промышленных газов производится с помощью электрического поля. Электродами являются  проволока Б и стенки трубы В. Газ в трубе ионизируется. Частицы дыма поступают через вход А, «прилипают» к отрицательным ионам газа. Электрическое поле заставляет частицы дыма двигаться к стенкам трубы и осаждаться на ней. Очищенный газ направляется к выходу Д. Когда тубу встряхивают, осевшие частицы попадают в специальный бункер   Б.  Электрические фильтры улавливают до 99% золы.

Корреспондент: Свой последний вопрос я хочу задать криминалисту. Какими современными технологиями из области электростатики вы пользуетесь?

Криминалист: Объясню технологию с помощью слайда 15.  А вы вспомните, как взаимодействуют между собой заряженные тела? Положительно заряженные частицы белка притягивают отрицательно заряженные частицы золотой пыли, наносимой на купюру, создавая видимые отпечатки.

Корреспондент:  Спасибо всем специалистам за данное интервью. Мы видим, что электростатика нашла широкое применение в различных областях сферы деятельности человека.

III.  На этом же уроке в группах по профессии  « Автомеханик» разбираем вопросы с применением конденсаторов в профессионально-технической деятельности студентов.  Заслушиваем сообщения о применении конденсаторов, предварительно обсудив вопросы:

1.      Какой прибор называется конденсатором?

2.      От каких величин зависит емкость конденсаторов?

Сообщение о применении ёмкостных датчиков

Зависимость электроёмкости системы, состоящей из двух проводников, от её геометрических размеров и электрических свойств среды используется в ёмкостных датчиках, применяемых для контроля давления в двигателях внутреннего сгорания, измерения вращающих моментов, автоматического  контроля размеров обрабатываемых деталей на различных станках, измерения толщины масляной плёнки в подшипниках, измерении влажности сыпучих тел и пр. Например, при определении влажности семян используется зависимость ёмкости конденсатора от влажности семян, помещаемых между его обкладками. Обкладки представляют цилиндрические поверхности, между которыми при измерениях помещается зерно. С увеличением  влажности зерна его диэлектрическая проницаемость возрастает, следовательно, будет возрастать и электроёмкость конденсатора.

Сообщение о применении конденсаторов в системе батарейного зажигания двигателей внутреннего сгорания

Параллельно контактам прерывателей в системах батарейного зажигания и магнето двигателей внутреннего сгорания включают конденсатор ёмкостью 0,17…0,35мкФ. Конденсатор уменьшает подгорание контактов и повышает  напряжение между электродами искровой свечи зажигания. Энергия, которая пошла бы на образование искры между контактами, идёт на зарядку конденсатора.  В момент разрядки конденсатора повышается  напряжение на свече зажигания, возникает искра и топливо воспламеняется.

Контроль знаний

Решение качественных задач

1.       Слайд 16. На рисунке дана несложная схема электрофильтра для очистки воздуха в животноводческих помещениях. Объясните принцип действия фильтра.

2.      Слайд 17. Объясните назначение металлической скобы 1, концы которой подложены под головку болта и гайку на фланцевом соединении 2 металлического трубопровода, предназначенного для перекачки нефтепродуктов.

Вопросы к дидактической игре «Ромашка». Заранее рисуется две  ромашки на лепестках, которых записаны вопросы. Студенты отрывают лепестки, обдумывают ответ, и отвечают на вопросы. Группу можно разделить на две команды.

1. Почему перед заполнением ёмкостей нефтепродуктами их обязательно осматривают  и удаляют все посторонние предметы, и в первую очередь те, которые могут всплыть на поверхность?

2. Зачем цистерны, топливозаправщики и другие средства, предназначенные для слива и транспортировки нефтепродуктов во время перекачки, хорошо заземляют, а во время транспортировки к раме подвешивают цепочку, касающиеся поверхности земли?

3. Для чего резиновые и прорезиненные рукава, предназначенные для слива (налива) нефтепродуктов, обвивают медной или алюминиевой проволокой, концы которой заземляют?

4. С какой целью в топливных баках тракторов делают перегородки?

5. Почему стирка шерстяных, шёлковых или синтетических тканей в бензине может вызвать вспышку смеси паров бензина с воздухом?

6. В пустые ёмкости сначала медленно наливают тонкий слой нефтепродукта, который позволит погрузить в него конец сливной трубы, и только после этого увеличивают скорость заполнения ёмкости. Чем это вызвано?

7. Почему правила пожарной безопасности требуют открывать и закрывать люки резервуаров и цистерн, а также пробки бочек, где хранятся нефтепродукты, осторожно, не допуская ударов?

8. С какой целью при ремонтных работах на нефтескладах пользуются омеднённым инструментом?

9. Электрические провода  крепятся к столбам с помощью  фарфоровых держателей, а не прямо к металлическим крюкам? Зачем это делают?

10. Одножильный бронированный кабель можно рассматривать как конденсатор цилиндрической формы. Что является обкладками конденсатора? Что служит диэлектриком этого конденсатора?

11. На текстильных фабриках нередко нити прилипают к гребням чесальных машин, путаются и рвутся. Зачем для борьбы с этим явлением в цехах искусственно создаётся повышенная влажность?

12. Почему наблюдается искрение между шкивами и приводным ремнём? Как ликвидируют искрение?

13. Для чего к корпусу самоходного комбайна прикреплена цепь, часть которой тянется по земле?

14. При окраске кузовов часто  используется электрическое поле . Краска подаётся к распылителю, заряженному отрицательно, окрашиваемое изделие заряжается положительно. Почему такое покрытие прочное?

15.Однажды зимой в универмаге всех напугала женщина в синтетической шубе, которая колола всех якобы хитро спрятанным шприцем. Когда разобрались, то оказалось, что колола шуба. Почему это произошло?

16.Какой канистрой для бензина следует воспользоваться? Металлической или полиэтиленовой?

17. Иногда мы пользуемся одеждой из синтетической ткани. Она сильно загрязняется. Почему?

IV.   Рефлексия, выставление отметок, обсуждение вопросов:

1.      Какую новую информацию вы получили сегодня на уроке?

2.      Перечислите основные законы электростатики, которые нашли применение в технологических процессах, изученных сегодня на уроке?

3.      Нужны ли вам знания по электростатике?

Литература:

1.      Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений нач. и сред. проф. М.: Издательский центр «Академия», 2018.-448с.

2.      Уроки физики в профтехучилищах. В. Н. Комиссаров. Москва, «Высшая школа»

1990г.

3.      Физика в среднем сельском ПТУ. И. В. Галузо. Минск «Высшая школа» 1984г.

4.      6.Физика. Дидактические материалы ч.1. А. А. Фадеева, П.И. Самойленко. Москва.

Приложение  к уроку:   презентация « Прикладная электростатика».

Слайд 1.                                         Слайд 2.                                        Слайд 3.

Слайд 4.                                       Слайд 5.                                   Слайд 6

      

  Слайд 7.                                Слайд 8.                         Слайд 9.

       Слайд 9                           Слайд 10                           Слайд 11

       Слайд 12                       Слайд 13                            Слайд 14

            Слайд 15                      Слайд 16.

Краткое описание документа:

В уроке-интервью повторяю и систематизирую основные понятия и законы темы «Электростатика», которые находят применение в различных сферах деятельности человека.

Обучающиеся изучают применение теоретических знаний темы «Электрическое поле» в быту, промышленности, сельском хозяйстве. Например, изучают принцип действия барабанного электрического сепаратора,процесс копчения рыбы, о применении электрического поля в типографии и автомобильной промышленности.

Повторяются законы и понятия, которые изучаются в разделе "Электрическое поле": закон взаимодействия зарядов, понятия напряжённости и электроёмкости, разность потенциалов.

В работе заслушиваются сообщения обучающихся о применении конденсаторов в профессионально-технической деятельности.

Обучающиеся решают качественные задачи о применении законов электростатики.

Контроль знаний организую с помощью дидактической игры "Ромашка"