Урок-соревнование в 8 классе (1час) Урок проводится после изучения темы «Тепловые явления»
Скачать 414.81 Kb.
|
Симметрия в физике, природе, искусстве и технике Урок-конференция в 10 классе (2 часа) Урок проводится после изучения темы «Кристаллические и аморфные тела». Цели: создать более полное представление о реальном мире, основывающемся на диалектике симметрии и асимметрии; содействовать развитию культуры речи, воспитывать чувство ответственности за учебный труд; развивать умения учащихся работать с различными источниками информации, коммуникативные способности. Эпиграф: Науку все глубже постигнуть стремись, Познанием вечного жаждой томись. Лишь первых познаний блеснет тебе свет, Узнаешь: предела для знания нет. Фирдоуси (Персидский и таджикский поэт 940-1030 г.г.) Оборудование урока: 1. Приборы для демонстрации: 1) опыта Эрстеда по обнаружению магнитного поля вокруг проводника с током; 2) опыта Фарадея - получение электрического тока в катушке, замкнутой на гальванометр, при движении магнита относительно катушки (явление ЭМИ); 3) равновесного и неравновесного состояния рычажных весов. 2. Компьютер, видеопроектор, экран. Подготовка к уроку. Ребята заранее отбирают информацию и готовят выступления и презентации по вопросам конференции. Учитель консультирует, советует, помогает. Вопросы конференции: 1. Отличительные черты кристаллического состояния. Кристаллы и геометрия 2. Симметрия в физике 3. Симметрия в живой природе 4. Симметрия в литературе 5. Симметрия в архитектуре и изобразительном искусстве 6. Симметрия в технике Ход урока I Вступительное слово учителя Изучая тему «Кристаллические и аморфные тела», вы, ребята, познакомились со строением и свойствами кристаллов, этих «удивительных угловатых тел», как называли их в древности. Поражающие, правильные очертания кристаллов вызывали у наших предков суеверные представления. «Такое могли сотворить только боги» - утверждали они. На сегодняшнем уроке мы с другой стороны посмотрим на кристаллы — на их красоту и гармонию, а значит симметрию. Учение о симметрии своим развитием обязано в первую очередь естествоиспытателям, углубленно изучавшим кристаллические образования, это: И. Кеплер, Н. Стенон, Браве, Федоров и др. Что же такое симметрия? Симметрия, как и любовь, и красота, и добро, и другие часто упоминаемые категории, не имеют однозначного определения. «Что такое красота? - ставит вопрос протоиерей А. Мень и говорит — Сколько не пытались определить, не смогли дать точного определения, ибо важнейшие аксиомы мира неопределимы. Или определимы условно, отдаленно и опосредованно». Эти слова в полной мере можно отнести и к понятию симметрия. В переводе же с греческого симметрия — соразмерность (пропорциональность, гармония). Часто проводят параллели: симметрия и уравновешенность, симметрия и совершенство. В своих размышлениях над картиной мироздания человек с давних времен активно использовал идею симметрии. Пифагор, считая сферу наиболее симметричной и совершенной формой, делал вывод о сферичности Земли и о ее движении по сфере. Древние греки полагали, что Вселенная симметрична просто потому, что симметрия прекрасна. У Л.Н. Толстого в «Отрочестве» есть признание: «...Стоя перед черной доской и рисуя на ней мелом разные фигуры, я вдруг был поражен мыслью: почему симметрия приятна для глаз? Это врожденное чувство, отвечал я сам себе. На чем же оно основано? Разве во всем в жизни симметрия?» Обратившись к кристаллам, попытаемся раздвинуть рамки наших представлений о симметрии и через это понятие раскрыть важнейшие связи физики с живой природой, искусством, техникой. И ответить на вопросы: зачем человеку надо знать о симметрии? во всем ли в жизни должна быть симметрия? (Вопросы записаны на доске). /Users/mak/Documents/Симметрия.odp II Выступления учащихся 1. Отличительные черты кристаллического состояния. Кристаллы и геометрия. (Прилагается). Учитель (после выступления учащегося): Почему же кристаллы имеют такую красивую, совершенную форму? Ответ учащегося: Мы знаем, что частицы в кристаллах располагаются упорядоченно, колеблясь вблизи узлов кристаллической решетки, в которых потенциальная энергия частиц минимальна, поэтому кристаллическая форма вещества не только красива, но и более устойчива, чем аморфная. Аморфные тела самопроизвольно могут переходить в кристаллическое состояние, а кристаллы в аморфные не могут. Абсолютное большинство твердых тел — это кристаллы. Учитель: А почему снежинка имеет форму шестиугольника? Ответ учащегося: Причина 6-угольной формы снежинки — структура молекулы воды (H2O). Каждую молекулу Н2О можно представить в виде тетраэдра, где в центре находится атом кислорода, а к его вершинам вытянуты две связи ОН и две «неподеленные» электронные пары атома кислорода. В нормальных условиях при связывании «тетраэдрических» молекул Н2О водородными связями наиболее устойчивой структурной единицей будет гексагон, в котором шесть молекул соединены в циклическую цепочку. При кристаллизации воды эти молекулярные гексагоны просто комбинируются друг с другом как блоки в конструкторе — за счёт все тех же водородных связей. Учитель: Благодаря кристаллам, симметрия глубоко проникла в мир физических явлений и законов и стала там полновластной хозяйкой. 2. Симметрия в физике. (Прилагается). Учитель (после выступления учащегося): Ребята, приведите еще примеры симметрии в физике. Ответ учащегося: График плавления и отвердевания кристаллических тел симметричен (ученик рисует его на доске и объясняет). Также симметричны закон всемирного тяготения и закон Кулона в своей математической записи (ученик пишет формулы этих законов на доске). Учитель: С симметрией мы повсюду встречаемся и в живой природе.
Учитель (после выступления учащегося): Между двумя объектами всегда наряду с одинаковыми свойствами, признаками существуют и такие, которые делают их совершенно не похожими. Например, роза и ромашка. Возможно ли между ними равенство? Какое различие? Ответ учащегося: Роза и ромашка равны по признаку — цветы, но велико их внешнее различие. Учитель:Замечательным примером использования симметрии является человеческая деятельность, а именно — творческая, это прослеживается в литературе, архитектуре, изобразительном искусстве.
Учитель (после выступления учащегося): Ребята, первая фраза «Библии»: «В начале сотворил Бог небо и землю» - симметрична. Почему? Ответ учащегося: В центре фразы слово «Бог». Слева и справа от него, не считая предлога и союза, по два других слова. Учитель: Такая структура вступительного предложения Священного Писания не случайна. Очевидно, потому что сначала человек задается вопросом «а что было в начале, с чего все в мире началось?» И ответ на вопрос начинает с того же слова «в начале». Затем следует второй вопрос «а кто же создал это все в начале? Кто сотворил?» И только затем человек путем размышления над этими двумя великими проблемами - «что было в начале» и «кто Создатель» - приходит к понятию о Боге, поэтому такая очередность слов в этой фразе. Учитель:Симметрия проникла в искусство, как важнейший носитель идеи гармонии, пропорциональности и покоя.
(Прилагается) Учитель (после выступления учащегося): Что хотел показать художник в картине «Троица», используя симметрию? Ответ учащегося: Уравновешенность и покой, которые несут эти три ангела; полное внутренней гармонии душевное состояние. В наклонах их голов, в чуть заметных движениях, направленных от одного к другому, чувствуется внутреннее единство изображенных. Учитель: А в чем проявляется асимметрия в этой картине? Ответ учащегося: Асимметрию создает наклон головы среднего ангела. Учащийся (дополняет): Также примером зеркальной симметрии является главный христианский символ — крест. Учитель: Широкое применение симметрия находит в технике. Зачем же ее там используют?
Учащийся (после выступления ): Но мы знаем случаи разрушения мостов вследствие резонанса, вызванного ротой маршировавших по мосту солдат. Также и самолеты внезапно разрушались вследствие резонансных колебаний в их конструкциях. Значит симметрия опасна? Учитель: Да, чистая симметрия может оказаться опасной, поэтому при строительстве больших сооружений всегда сознательно нарушают симметрию конструкции, вводя в нее отдельные асимметричные элементы: балки, консоли, плиты и т.п., чтобы гасить резонансные колебания. III Заключительная часть урока Учитель: Итак, мы прослушали выступления ребят. Теперь ответим на первый вопрос: «Зачем человеку надо знать о симметрии?» Ответ учащегося: Человеку надо знать о симметрии, чтобы применять ее в своей жизнедеятельности: открывать законы, создавать красоту и гармонию в произведениях исусства, в технических сооружениях. Учитель: Прежде чем ответить на второй вопрос, я зачитаю вам, ребята, притчу о буридановом осле: «Некий философ, которого звали Буридан, уезжая, оставил своему ослу две одинаковые охапки сена. Осел не смог решить, с какой охапки начинать, и умер с голоду». Что погубило осла? Ответ учащегося: Осла могла погубить зеркальная симметрия. Если он находился посредине между двумя одинаковыми охапками сена, то не в состоянии был предпочесть одну охапку другой. Учитель: Согласно притче осла погубила симметрия. В действительности же осел живет не просто в «симметричном мире», а в «симметричном мире, построенном на вероятности». Какая-либо незначительная случайность (на осла села муха, осел вздрогнул или просто чуть-чуть пошевелился) легко разрушает симметрию — одна из охапок сена оказывается немного ближе, чем другая. Можно ли отсюда заключить, что симметрия губительна, а случай спасителен? Симметрия, конечно, уменьшает число вариантов поведения, сокращает альтернативы. Логично допустить, что это уменьшение может привести к безвыходной ситуации. И тогда жизненно важна спасительная случайность. С другой стороны, чрезмерность случайностей, обилие разнообразных вариантов, существенная разупорядоченность — все это также может оказаться губительным. И тогда на помощь приходит упорядочивание, т.е. на помощь приходит симметрия и необходимость. А теперь, ребята, ответим на второй вопрос: «Во всем ли в жизни должна быть симметрия?» Ответ учащегося: Мир не может быть абсолютно симметричным ( ничто бы не изменялось, не было бы никаких различий). Не мог бы существовать абсолютно асимметричный мир. Это был бы мир без законов, где ничто не сохраняется, где нет каких-либо причинных связей, где все случайно. Учитель: Да, реальный мир основывается на диалектике симметрии и асимметрии. Именно она определяет степень красоты, содержащейся в том или ином произведении искусства, зодчества. Исследования неустойчивости симметрии привели к рождению нового научного направления — теории катастроф. Эта теория изучает взаимосвязи симметрии и случайности с точки зрения развития различных процессов и явлений. Примеры катастроф: внезапная кристаллизация переохлажденной жидкости в сосуде, рождение горного обвала, возникновение генерации излучения в лазере, возникновение жизни на Земле — благоприятная для нас катастрофа. Во всех этих случаях система характеризуется неустойчивой симметрией, которая может разрушиться под действием различного рода случайных факторов. Они могут оказывать весьма незначительное воздействие, но разрушают симметрию и тем самым развязывают в неустойчивой системе бурно протекающие процессы, которые могут рассматриваться как своего рода катастрофы. Именно в теории катастроф особенно четко проявляется вся глубина связи между симметрией-асимметрией и необходимостью-случайностью. IV Рефлексия Литература:
Приложения к уроку Отличительные черты кристаллического состояния. Кристаллы и геометрия. Еще в доисторические времена люди находили и собирали природные кристаллы. Их воображение поражало постоянство углов между гранями кристалла одного и того же типа. Невольно возникает вопрос: каким образом материя может принимать такие упорядоченные и совершенные формы? Впервые закон постоянства углов между гранями кристалла для частного случая кристалликов льда — снежинок установил И. Кеплер (1571-1630 г.г.). В небольшой работе «Новогодний подарок», или о шестиугольных снежинках он размышлял о новогоднем подарке советнику императора, покровителю наук и философу. Этот господин сильно любил....НИЧТО не по причине его незначительной ценности, а скорее как прелестную забаву шаловливо щебечущего соловья. Мучительно перебирая, какой же предмет может быть НИЧТО, Кеплер вдруг заметил снежинки, тихо падающие на его одежду, все как одна шестиугольные, с пушистыми лучами. НИЧТО найдено! Кеплер подарит советнику в Новый год снежинки. Каждая снежинка — это маленькие кристаллики замерзшей воды. Снежинки очень разнообразные, но все они имеют форму шестиугольника. Пытливый ум Кеплера в простых снежинках сразу распознал загадку, почему все снежинки шестиугольные, почему не бывает пятиугольных или семиугольных? Кеплер вспомнил о других примерах тел шестиугольной формы — о пчелиных сотах и о зернышках граната, надеясь найти ответ по аналогии. Однако такого ответа ему получить не удалось. Закон постоянства углов между гранями кристалла окончательно установил датчанин Николаус Стенон. Он получил медицинское образование и в возрасте 22 лет сделал крупное открытие, относящееся к жизнедеятельности человеческого организма: обнаружил проток околоушной слюнной железы. В это время он занимался исследованием твердых тел — кристаллов, раковин, моллюсков, ископаемых растений, заключенных в горных породах, и результаты этих исследований изложил в книге «О твердом, естественно содержащемся в твердом». /Users/mak/Documents/Кристаллы.odp Симметрия в физике Под симметрией в физике понимают чаще всего инвариантность (неизменность) физических законов относительно каких-либо преобразований:
Говоря о симметрии физических законов, надо сказать о справедливости законов сохранения энергии и импульса, потому что они являются следствием пространственно-временной симметрии законов природы. С этими законами мы встречались в механике; в молекулярной физике — первый закон термодинамики. Для этих законов нет перегородок между разделами физики, да и вообще между естественными науками, т.к. они изучаются и в химии, и в биологии. Проявление симметрии можно наблюдать и в физических явлениях.
Ток в катушке, замкнутой на гальванометр, появляется только тогда, когда магнит в движении относительно катушки, т.е. в это время магнитный поток, пронизывающий ее витки, изменяется. Переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, которое действует на свободные заряды в проводнике. Заряды приходят в упорядоченное движение, на одном конце проводника накапливается отрицательный заряд, на другом — положительный, т.е. на концах проводника создается разность потенциалов. Если контур замкнуть, то в нем появится электрический ток. Изучая свойства электромагнитного поля, Максвелл выдвинул гипотезу о взаимосвязи электрического и магнитного полей. А ведь красота натолкнула его на путь познания. В одном из писем к отцу 13-летний Джеймс Максвелл сообщает как бы невзначай, что он сделал из картона тетраэдр, додекаэдр и два других «эдра» ( т.е. правильных многогранника), названий которых он не знает. Казалось бы ничего особенного, но вот что знаменательно: примерно с этого времени товарищи стали замечать, что Максвелл, до той поры равнодушный к учебе, вдруг почувствовал к ней интерес. Его фантазия, подобно фантазии древнегреческих геометров, была захвачена этими образцами совершенной симметрии. Впоследствии симметрия подсказала Максвеллу идею тока смещения, которая привела его к знаменитым уравнениям электромагнитного поля. |
Похожие:
 | Урок проводится в 8 классе при изучении темы «Электрические явления» ... |  | «Следствие ведут знатоки» Урок проводится в 8 классе после изучения темы «Растворы. Свойства растворов электролитов» |
| Урок в 8 классе по пьесе А. Вампилова «Старший сын» Урок проводится после изучения комедии Д. И. Фонвизина «Недоросль» в гуманитарном классе по программе Кутузова А. Г | | Урок – игра «Счастливый случай» Урок проводится в 10 классе после изучения раздела «Кислородсодержащие соединения» |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Урок проводится в 8 классе после изучения темы «Основные классы неорганических соединений» | | Приложение Урок русского языка в 7 классе по программе В. В. Бабайцевой Урок русского языка в 7 классе по программе В. В. Бабайцевой проводится в начале года после повторения изученного в 5-6 классах.... |
| Урок русского языка «Суффикс и его роль в слове» (3 класс) Урок русского языка «Суффикс и его роль в слове» (3 класс) является первым уроком раздела «Части слова. Суффикс», после изучения... | | Конспект урока физики в 10 классе По теме: «Тепловые двигатели и... Тип урока: урок – обобщения и систематизация знаний (урок проводится в виде конференции) |
| Урок географии и культуры еврейского народа, 8класс Повторительно-обобщающий урок после изучения темы: «Западная Азия в древности». Урок 24 | | Урок по литературе в 7 классе «Б. Екимов Ночь исцеления» (внеклассное чтение) Урок внеклассного чтения проводится в 7 классе после работы над рассказом Абрамов |
| Пояснительная записка курсу Курс поддерживает темы: тепловые явления, электрические явления, оптические явления и рассчитан на 34 часа | | Урок математики в 5 классе по теме «Микрокалькулятор» Характеристика темы урока: Данная тема в учебнике Виленкина Н. Я. и др. «Математика 6» рассматривается перед изучения темы «Проценты».... |
| Урок физики в 8 классе по теме «Тепловые явления» Каким способом больше всего происходит теплопередача от костра висящему над ним чайнику с водой? | | Тезисы к уроку физики в 9 классе по теме: «Искусственные спутники Земли» Место урока: Тема Законы Ньютона. Урок проводится после темы «Закон всемирного тяготения» |
| Конкурс «Современный урок 2011» Данный урок проводится как итоговый после изучения рассказов И. А. Бунина «Кавказ», А. И. Куприна «Куст сирени», А. П. Чехова «О... | | Решение логических заданий Повторительно-обобщающий урок после изучения темы: «Западная Азия в древности». Урок 24 |
