Урок физики в 11 классе Литературно-исторический экскурс «Час воспоминаний или встреча с прошлым» ЖЗЛ Майкл Фарадей

МОУ Воронцовская СОШ

Павловского района Воронежской области

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УРОК ПО ФИЗИКЕ в 11 классе

 

 

 

Литературно-исторический экскурс

«Час воспоминаний или встреча с прошлым»

ЖЗЛ   Майкл Фарадей

 

Учитель физики

МОУ Воронцовской СОШ

Беридзе Татьяна Анатольевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2010 год

 

Цель урока:

1.     Познакомить учащихся с жизнью и деятельностью Майкла Фарадея.

2.     Обобщить тему «Электромагнитная индукция».

3.     Постараться показать учащимся истинную сущность доброго, порядочного, трудолюбивого, человеколюбивого учёного.

 

Оформление класса:

Ø Эпиграф «никогда со времён Галилея свет не видел стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея»  А.Г.Столетов.

Ø Основные открытия М.Фарадея:

1)    Открытие сжижения газов и предвидение существования критической температуры.

2)    Открытие вращения проводника с током вокруг магнита (прообраз электродвигателя).

3)    Открытие явления электромагнитной индукции и самоиндукции.

4)    Доказательство единой природы разного вида электричества.

5)    Установление законов электролиза и выдвижение идеи об атомарности электричества.

6)    Создание теории электростатической индукции и поляризации диэлектриков, введение понятия диэлектрической проницаемости.

7)    Открытие диа- и парамагнетизма.

8)    Изучение проводимости газов.

9)    Открытие вращения плоскости поляризации света под действием магнетизма.

10)                       Создание основ учения о поле.

 

 

Ø Портрет М.Фарадея в карандаше в собственном исполнении:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ø Плакат в традициях того времени:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ø Лаборатория М.Фарадея:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ø Приборы: источник постоянного тока, катушка на подставке, железные опилки, провода, алюминиевые пластины с клеммами , гальванометр, две дроссельные катушки с сердечником, полосовой магнит.

Ø Дневник М.Фарадея (изготовленный из обычной общей тетради, в течение урока из него зачитываются цитаты).

Ø В кабинете выделено место с небольшими декорациями, где происходит театрализация.

Ø Старинный столик со скатертью, на столе подсвечник со свечой.

Ø Музыкальный центр с коллекцией классической музыки:

·        Моцарт Симфония № 40 [ 1 ]

·        Бах Соната до-минор [ 2 ]

·        Бетховен «Лунная соната» [ 3 ]

·        Моцарт «Лакримоза» [ 4 ]

Сегодня мы с вами поговорим о жизни замечательного человека, физика. Прочувствуем как он жил, о чём думал, мечтал…

[ 1 ] По курсу истории 9 класса вы знаете о промышленном перевороте в Англии, о превращении её в середине 19 века в «мастерскую мира». На полную мощность работает «его величество пар», развивается и совершенствуется металлургия, различные виды транспорта. Достижения науки всё в большей мере используются в практических целях. В 1800 году открыт Королевский институт в Англии.

С именем Фарадея связан последний, переломный этап классической физики. В истории естествознания это был период возникновения нового метода, нового подхода к явлениям природы. Идея всеобщей связи явлений материального мира, идея развития, скачкообразный переход количественных изменений в новое качество становились руководящими в исследованиях учёных.

Майкл Фарадей родился в семье лондонского кузнеца Джеймса Фарадея 22 сентября 1791 года. С детства в Фарадее воспитывались любовь к труду, рабочая честность и гордость. Образование его было самым заурядным и включало в себя начальные навыки чтения, письма и арифметики (не закончил и начальной школы!).

 

«Вырос среди людей, принадлежащих к обширному классу, живущему тяжелейшим физическим трудом, в условиях, в которых я мог получить лишь немного духовной пищи».

 

Действие I: Кузница. В ней Майкл с отцом. Отец стучит молотком по наковальне, Майкл подносит ему различные предметы.

Майкл Отец, что ещё подать?

Отец  Подожди, Майкл, отдохнём (оба садятся). Майкл, тебе уже 12 лет. Пора учиться, сынок.

Мать (входя в кузнецу) Добрый день, работники. Я принесла вам перекусить (кладёт салфетку на табурет, вытаскивает еду, мужчины начинают, есть, мать смотрит на них).

Отец Вот, мать, говорю Майклу: «Пора учиться». Пойдёшь, сынок, на обучение в книжную лавку к Жоржу Рибо.

Мать Да, да, это хорошо. Иди, сынок. Сейчас, Рибо ждёт тебя (Майкл уходит).

Отец Конечно, трудновато мне будет одному в кузнеце. Но учиться парню надо!

 

Трудовой путь он начинает учеником в книжной лавке, при которой была и переплётная мастерская. Здесь Фарадей вначале занимался разноской книг и газет, а в дальнейшем овладел в совершенстве переплётным мастерством. Эту свою профессию он никогда не забывал. По ночам читал книги, которые переплетал днём.

 

Действие II: Книжная лавка – стеллажи с книгами, пачки книг. В лавке никого нет. Майкл берёт книгу, рассматривает её, громко читает название.

Майкл Журнал «Химическое обозрение». Кажется очень интересно!

Мистер Денс  (входя) Здравствуйте, молодой человек!

Майкл Здравствуйте.

Денс Что вы читаете?

Майкл Журнал «Химическое обозрение»

Денс О! Такой серьёзный журнал, а вы так молоды!

Майкл Я очень люблю читать описания опытов и делать эксперименты.

Денс Поразительно! И весьма похвально! Я приглашаю вас послушать лекции моего друга – учёного Дэви.

Майкл Благодарю, сэр. Я счастлив.

 

Итоги учёбы у Рибо (10 лет) не прошли для него даром. Прежде всего Майкл научился быстро бегать, разнося книги заказчикам; научился переплётному делу и увидел множество интересных книг. В свободное время стал много читать. Учился упорно, неустанно, без указаний и помощи. Дома сделал химико-физическую лабораторию, где проделал опыты, описанные в «Британской энциклопедии», в «Беседах по химии» мадам Марсэ, в «Письмах о разных физических и химических материалах» Л.Эйлера.

[ 2 ] Интерес к знаниям побуждает Фарадея посещать публичные лекции выдающегося физика и химика Хемфри Дэви. Естественнонаучные проблемы увлекают Фарадея, и он решает связать свою судьбу с изучением природы. Он пишет Дэви письмо с просьбой представить ему любую работу в лаборатории и прилагает к письму отлично переплетённые конспекты прослушанных лекций.

 

«Я желаю совершенно оставить ремесло и поступить на службу науке, которая делает своих поборников столько же добрыми, насколько ремесло – злыми и себялюбивыми».

 

Деви вначале отказывает Фарадею ввиду отсутствия вакансии и предупреждает его, что

 

«наука – особа чёрствая, и она в денежном отношении лишь скупо вознаграждает тех, кто посвящает себя служению ей».

 

А администратор института, с которым советуется Деви на счёт просьбы Фарадея, ответил:

 

Пусть он моет посуду. Если он что-нибудь стоит, то начнёт работать. Ежели откажется, то значит никуда не годиться».

 

Помог Фарадею несчастный случай. Взрывом колбы были повреждены глаза Деви, и он не мог ни читать, ни писать, а потому решает взять Майкла секретарём. Через некоторое время он становится лаборантом. В будущем, когда Деви спросят о самом главном его научном достижении, он ответит:

 

«Самым важным моим открытием было открытие Фарадея».

 

 

Действие III:  Март 1813 года.Фарадею 21 год. В комнате сидят Деви и его жена.

Дэви (обращаясь к жене) Дорогая, я познакомлю тебя сейчас со своим помощником и лаборантом.

Жена  Хорошо, мой друг!

Майкл (входя) Доброе утро, господа!

Деви и жена Доброе утро.

Деви Моя жена.

Майкл  Очень приятно.

Деви Это – мой лаборант Майкл. Его данные кажутся хорошими, его характер активный и бодрый, а образ действий разумный. У меня для вас, Майкл, приятная новость: мы с женой едем в большое путешествие по Ервропе. Приглашаем вас принять в нём участие.

Майкл О! Это утро начало новой эпохи в моей жизни.

 

[ 3 ] Много интересного познаёт Фарадей во время этой поездки. В Париже он знакомиться с Ампером, Гей-Люссаком и ассистирует Деви при открытии йода; в Генуе делает опыты с электрическим скатом; во Флоренции сжигает алмаз в атмосфере кислорода; в Милане знакомиться с Вольтом.

Майкл начинает бегло говорить по-французски и по-немецки.  Он производит на учёных хорошее впечатление. Химик Дюма писал:

 

«Мы восхищались Деви, мы полюбили Фарадея».

 

Путешествие закончилось летом 1815 года,  и было полуторагодичным.  Майкл продолжал работу лаборантом. Но это был уже другой человек: более самостоятельный, зрелый. Из Европы он писал:

 

«Я научился понимать своё невежество, стыжусь своих разнообразных недостатков и желаю воспользоваться теперь случаем исправить их».

 

Но это лишь начало его научного пути, и столь самокритичная оценка вполне естественна. Пройдут годы, а Фарадей, став признанным учёным, останется столь же строгим к себе и столь же скромным.

С 1815 по 1820 год он занимается исследованиями по химии. Перемена в тематике его деятельности произошла в августе 1820 года после ознакомления с работой Эрстеда. Опыты Эрстеда и работы Ампера, доказавшие связь электричества и магнетизма, вызвали интерес у Фарадея к электромагнетизму.

 

Демонстрация опытов Эрстеда и Ампера (пояснения делают учащиеся).

 

                           

 

«Я давно придерживаюсь мнения, ставшего почти убеждением, что различные формы, в которых проявляются силы материи, имеют общее происхождение или… так взаимосвязаны, что они могут превращаться друг в друга».

 

Уже в 1821 году он записывает в своём дневнике:

 

«Превратить магнетизм в электричество».

 

После этого он всё время носит в кармане магнит и проволоку. Мысль Фарадея 10 лет занята этой проблемой, но способ её решения долго не давался в руки.

Почему эта идея стала трудной? (отвечают учащиеся, затем обобщает учитель).

В науке того времени только зарождались понятия электрического тока, силы тока, напряжения, была не известна природа магнетизма. Чтобы ныне обнаружить ЭДС используют многовитковую катушку. В то время только что узнали о том, что магнетизм тока усилится, если провод скрутить в спираль, но ещё не имели способа изолировать провод. Индукционные токи регистрируются ныне гальванометром с чувствительностью 10^-5 А/дел, а тогда ток измерялся по отклонению магнитной стрелки. Чтобы стрелка заметно отклонилась, надо было пропускать по проводнику большой ток, а индукционные токи слабы. К тому же стрелка не должна испытывать влияние магнита, которым возбуждается ток. Для этого катушку удаляли в другое помещение (кратковременность). Отсутствие эффекта связывали со слабостью магнита.

Фарадей идет же не на ощупь, он сознательно ищет эффект. Он варьирует ЭДС батареи, магниты, габариты, формы проводов, число витков в катушке. В 1825 году мысль:

 

«Если ток действует на магнит, то и сам ток должен испытывать противодействие со стороны магнита».

 

Но изменение тока в катушке при введении в неё магнита не обнаружилось. Тогда новая мысль: с прямым проводником, тоже неудачна. Фарадей узнаёт об открытом Генри усилении магнетизма при использовании многослойной обмотки и берёт уже не прямые, а катушки. 29 августа при замыкании цепи тока в одной из катушек стрелка гальванометра, включенного в цепь другой катушки,  отклонилась, а затем вновь вернулась в исходное положение. Фарадей размыкает цепь первой катушки и опять наблюдает отклонение.

 

 

Около месяца идут дальнейшие поиски условий возникновения тока. А 24 сентября возбуждает ток в катушке, манипулируя постоянным магнитом. 17 октября подобные опыты приводят к выводу:

 

«Электрическая волна (ток) – возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое».

 

28 октября Фарадей получает I_i , снимаемый с оси обода медного диска, вращаемого между полюсами подковообразного магнита. Эта установка представляет собой первый генератор электрического тока.

Майкл Фарадей не был математиком. Его научная работа всегда связана с экспериментом. Все свои работы он со скорпулёзной тщательностью  записывал в особом дневнике, который потом изучали как «Экспериментальные исследования по электричеству». Последний §16041. всего с 1816 по 1862 год он опубликовал 220 работ (Перечислить все открытия).

Будучи уже всемирно прославленным учёным, имея множество обязанностей, Фарадей всё-таки неоднократно соглашался читать лекции в школе для детей.

 

«Изучение естественных наук я считаю отличной школой для ума. Нет школы для ума лучше той, где даётся понятие о чудном единстве и неуничтожаемости материи и сил природы».

 

В то время, то-есть более ста лет назад, в школах Англии вообще не изучали ни физику, ни химию, ни естественные науки. Нам сейчас даже трудно представить себе, как мало знали слушатели Фарадея о самых простых явлениях природы, о том, что в наши дни известно любому школьнику. Всё в его лекциях было ново и удивительно для юных слушателей, всё было откровением.

[ 4 ] В своих исследованиях он не щадил себя. Не обращал внимание на проливающуюся ртуть, и это серьёзно укоротило его жизнь. Не обходилось и без взрывов приборов при исследовании сжижения газов.

 

«В прошлую субботу у меня случился ещё один взрыв, который поранил мне глаза… Первое время глаза мои были прямо-таки набиты кусочками стекла. Из них вынули 13 осколков».

 

До последних дней жизни учёный сохранил верность своим жизненным идеалам. Ослабевали возможности к напряжённой умственной работе, но оставались высочайшая порядочность, доброта, честность. В 70 лет он блестящий лектор, решает покинуть институт.

 

«Здесь я провёл счастливые годы, но настало время уйти из-за потери памяти и усталости мозга.

Тускнеют и забываются прежние представления о правах, чувстве собственного достоинства и самоуважения. Сильная потребность поступать справедливо по отношению к другим и неспособность сделать это. Удалиться».

 

В Английском Королевском институте Фарадей проработал 52 года. К концу жизни он был членом почти всех академий наук и научных обществ мира.

Последнюю лекцию он прервал, обратившись к слушателям со своими сомнениями – не слишком ли долго он находится с ними. Поднявшись в едином порыве, аудитория овациями заставила его вернуться за кафедру.

(Учитель зажигает свечу)

Фарадей умер 25 августа 1867 года. Тихая и скромная жизнь учёного была полна глубокого содержания. Прах его покоится на Хайгетском кладбище в Лондоне, имя и дела его бессмертны.

В своей книге Майкл Фарадей «История свечи» выражает своё пожелание –

 

«Чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, то-есть могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно и производительно выполнять свой долг перед человечеством».