Физика в повседневной жизни человека

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Козинская средняя общеобразовательная школа

Проект:

Физика в повседневной жизни человека

Автор: Бушмакин Никита

Руководитель:

Гончаров Владимир Петрович

Учитель физики

с. Козино

2020

СОДЕРЖАНИЕ

 Введение …........................................................................................................ 3-4

Основная часть………………………………………………………………4-12

 1. Физика в повседневной жизни..…………………………………………4-6

  1.1 Физика на кухне …………………………………………………………..6

  1.1.1. Тепловые явления………………………………………………………6-7

1.1.2. Диффузия………………………………………………………………..7-8          1.1.3. Преломление предмета…………………………………………………8-9

  1.2 Физика в ванной…………………………………………………..……….9

  1.2.1. Испарение……………………………………………………...............9-10

  1.2.2. Конденсация…………………………………………………..................10

  1.2.3. Насыщенный пар…………………………………………………….10-11

  1.2.4. Кипение………………………………………………………………….11

  1.3. Практическая часть……………………………………………….....11-12

  1.4. Заключение…………………………………………………………….12-13

  1.5. Литература …………………………………………………………….....13

Введение

Физика окружает нас везде, особенно дома. Мы привыкли её не замечать. Знание физических явлений и законов помогает нам в домашних делах, защищает от ошибок. Физика является одной из важнейших наук. Заслуги физики трудно переоценить. Так что же она дала человечеству? Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно оглянуться вокруг. Благодаря открытию и изучению электричества люди пользуются искусственным освещением, их жизнь облегчают бесчисленные электрические устройства. Именно благодаря физическим исследованиям во всем мире пользуются интернетом и сотовыми телефонами. При помощи  физики человечество поставило себе на службу силу пара. Появление пароходов, дало мощный толчок к промышленной революции,  люди получили возможность использовать на заводах и фабриках механизмы, не только облегчающие труд, но и в десятки, сотни раз повышающие его производительность. Без этой науки не были бы возможны и космические полеты. Знание законов небесной механики позволяет запущенным с Земли автоматическим межпланетным станции успешно достигать других планет, преодолевая миллионы километров и точно выходя к назначенной цели. Можно сказать, что знания, которые добывали и добывают физики присутствуют в любой сфере деятельности человека. В старших классах мы встречаемся с темами, описывающие физические явления, которые уже знакомы нам с детства, но мы не задумываемся, как всё это происходит. Существует старое изречение: «Если услышишь - забудешь, увидишь – запомнишь, а сделаешь сам – тогда поймешь. Не секрет, что не все ученики систематически читают теоретическую часть параграфа, но существуют темы, для понимания которых стоит только посмотреть вокруг. И понять, как происходит то или иное явление, пользу или вред оно может нам предоставить. Поэтому моя тема актуальна.

Проблема:  Многие люди в повседневной жизни  не замечают вокруг себя многие физические явления.

Объект исследования: физика

Предмет исследования: физические явления в быту

Гипотеза: если подробно изучить физические явления, то можно научиться планировать действия, позволяющие решать практически важные проблемы и задачи.

Цель: повысить мотивацию изучения физики, как общеобразовательного

предмета, при помощи привлечения у учащихся имеющегося бытового опыта.

Для достижения цели я определил следующие задачи:

1. Изучить необходимую литературу по теме.

2.Познакомиться с физическими явлениями, которые встречаются в повседневной жизни.

3. Изучить и объяснить данные явления.

4. Провести анкетирование среди учащихся 5-11 классов.

Основная часть

1. Физика в повседневной жизни.

Представьте себе свой обычный день. Вот вы встали с кровати, потянулись и посмотрели в зеркало. И законы физики начались с началом вашего дня! Движение, отражение в зеркале, гравитация, которая заставляет вас идти по земле, а воду течь в раковину, а не вам в лицо, сила, которая требуется для того, чтобы поднять сумку или открыть дверь – все это физика. Обратите внимание на лифт, легко и быстро поднимающий вас на нужный этаж, автомобиль или другой транспорт, компьютеры, планшеты и телефоны. Без физики все это никуда бы не поехало, не включилось и не заработало. Развитие физики можно приравнять к прогрессу. Сначала люди поняли законы оптики и изобрели простые очки, чтобы те, кто плохо видит, могли лучше ориентироваться, читать и писать. А затем на свете появились микроскопы, с помощью которых ученые сделали невероятные открытия в биологии и медицине. Каждое открытие в физике помогает человечеству сделать новый шаг вперед. Это все понятно, но ведь для всего перечисленного, для всех этих открытий и разработок существуют физики. Причем же здесь мы с вами? Нам - то зачем эти знания, если можно просто прочитать инструкцию к своему телефону и этого будет достаточно для его использования? Приведу несколько примеров из повседневной жизни, когда знание физики может пригодиться каждому. Итак, все во Вселенной постоянно двигается, включая нашу планету и землю, по которой мы ходим. А ходим мы почти ежедневно. Значит, мы постоянно рассчитываем, насколько быстро доберемся до школы, работы, друзей, чтобы не опоздать. Задачи на скорость мы решаем в средней школе в рамках курса математики, но на самом деле это базовая физика. Теперь представьте, что вы выбираете машину. У вас есть желание получить резвый автомобиль, но вам нужно возить семью, поэтому размер тоже имеет значение. То есть резвый и большой. И как же понять, какой подойдет? На что вы обратите внимание? На ускорение, конечно! Есть такой параметр – постоянное ускорение, то есть разгон от 0 до 100 км за некоторое количество секунд. Так вот чем меньше время от 0 до 100, тем бодрее будет ваша машина на старте и виражах. И это подскажет физика!

Физика расскажет и о законе тяготения. Вы уже  знаете, что если бросить предмет, то он упадет на землю. Что это значит? Земля притягивает нас и все предметы. Мало того, планета Земля притягивает даже такой тяжелый космический предмет, как Луна. Заметим, что Луна не улетает по своей траектории, и каждый вечер показывается людям. Также не зависают в воздухе любые предметы, которые мы бросили на пол. На брошенные предметы действует еще и ускорение, потому что у Земли огромная сила притяжения. А также сила трения. Поэтому, зная об этих законах, можно понять, что происходит, если человек прыгает с парашютом. Связана ли площадь парашюта  с замедлением скорости падения? Как действует импульс на коленки парашютиста, и почему нельзя приземляться на прямые ноги? А что с физикой, которая окружает нас в доме?

1.1. Физика на кухне.

1.1.1.Тепловые явления.

Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.

Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества (давление, температура, объём, плотность и т.д.). Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых явлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.

Примеры тепловых явлений: нагревание, охлаждение, плавление, отвердевание,  конденсация. Рассмотрим тепловые явления в жизни человека.

Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но окружающему воздуху, то есть тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение.

Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.

Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например,

далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).

В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь, а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман. Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и другие.  Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

1.1.2. Диффузия

Диффузия – явление природы, которое  лежит в основе превращений вещества и энергии. Оно широко используется в технике, в повседневной жизни. Например, чай всегда заваривают кипятком, так как при этом диффузия происходит быстрее. Сущность диффузии – движение частиц среды, приводящее к переносу веществ выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения частиц данного вида в среде. Явление диффузии широко используется и на практике. В повседневной жизни, когда пользуемся аромолампой с эфирными маслами или спреями для тела или для ног, духами, распыляем спрей, чтобы уничтожить в помещении комаров и мух, когда что-то склеиваем или когда пьем чай или кофе. В природе благодаря диффузии насекомые за многие километры обоняют аромат цветов и прилетают для сбора нектара, одновременно опыляя растения. По запахам животные находят свои жертву или родственных особей. Велико значение диффузии в техники, производстве, медицине, при обработке материалов. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии в природе и технологиях. Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения, играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. Диффузия служит основой многих распространенных технических операций: спекания порошков, химико-термической обработки металлов, гомогенизации сплавов, металлизации и сварки материалов, дубления кожи и меха, крашения волокон. Таки образом, диффузия является важнейшим явлением в нашей жизни.

1.1.3. Преломление предмета

      Что происходит со светом, который не отразился от поверхности воды в ванне, а прошел в воду? Давайте проделаем следующее: заполним ванну до обычного уровня и опустим в воду немного наклонно прямую палку. Посмотрев на палку, вы убедитесь, что она больше не кажется прямой. Та часть, которая находится под водой, как бы загнута кверху. Чуть-чуть вытянем палку из воды. По-прежнему наружная ее часть совершение прямая, а часть, оставшаяся под водой, загнута кверху. Вытащим совсем палку из воды. Она опять окажется прямой.
      Конечно, ясно, что на самом деле палка не изгибалась и не разгибалась в зависимости от ее положения в воде. Можно попытаться потрогать место «изгиба» под водой — вы убедитесь, что его попросту не существует. Здесь явно имеет место оптический обман, при котором мы видим то, чего нет на самом деле. Зеркальное изображение тоже ведь, по сути, обман такого рода. Предметы, которые мы видим за зеркалом, находятся на самом деле не там, а совсем в другом месте.

1.2. Физика в ванной

Взаимные превращения жидкостей и газов - это процессы перехода вещества из одного состояния в другое.

1.2.1. Испарение

Испарение – это процесс перехода жидкости в пар (газообразное состояние). Испарение происходит при любой температуре жидкости. Пар - это газообразное состояние вещества, в которое переходят жидкости при испарении. Молекулы жидкости при тепловом движении движутся с разными скоростями. Самые быстрые молекулы способны преодолеть притяжение остальных молекул и  способны преодолеть притяжение остальных молекул и выскочить из жидкости. Эти молекулы образуют пары в воздухе.

Скорость испарения жидкости зависит от:

- температуры (чем выше температура жидкости, тем большей скоростью обладают ее молекулы)

- от площади поверхности испаряющейся жидкости (чем больше площадь поверхности, тем большее число быстрых молекул покидает жидкость)

- от наличия ветра над поверхностью жидкости.

Так        как        при        испарении        жидкость        покидают        наиболее        быстрые молекулы, обладающие соответственно большей кинетической энергией, средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается, значит, температура жидкости при испарении понижается.

Для испарения воды требуется тепло. Чтобы молекула воды оторвалась от слоя воды, то есть, чтобы произошло испарение, молекуле необходимо сообщить энергию, которая позволила бы ей преодолеть притяжение других молекул.  Поэтому, например, когда мы выходим из душа энергию для испарения вода отбирает у нашего тела, и мы ощущаем прохладу.

1.2.2. Конденсация

Конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое состояние. Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость. Число таких молекул тем больше, чем больше давление пара над жидкостью. Пар конденсируется. Например, когда мы моемся в ванной, запотевание зеркала и стен происходит в результате конденсации водяного пара. Кран с холодной водой, всегда можно отличить по капелькам воды, которые образовались на нём при конденсации водяного пара. Если в чашку налить горячую воду и накрыть крышкой, то водяной пар конденсируется на крышке.

                                             1.2.3. Насыщенный пар

Рассмотрим процесс образования насыщенного пара: если в сосуд налить жидкость и закрыть его. Жидкость в сосуде начинает испаряться, и плотность пара над жидкостью в сосуде увеличивается. В результате теплового движения часть молекул водяного пара возвращается в жидкость. Чем больше плотность водяных паров в сосуде, тем большее число молекул пара возвращается в жидкость. Через некоторое время в сосуде устанавливается динамическое равновесие.  В сосуде образовался насыщенный пар. Насыщенный пар – это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

1.2.4. Кипение

Кипение это процесс парообразования. При нагревании жидкости растворенный в жидкости газ начинает собираться в пузырьки по всему объему жидкости.  В дальнейшем испарение происходит не только с поверхности жидкости, но и внутрь пузырьков. Внутри пузырьков образуется насыщенный пар. С повышением температуры жидкости давление насыщенного пара в пузырьках растет, что ведет к увеличению  объема пузырьков.  Под действием силы Архимеда пузырьки сплывают к поверхности жидкости и лопаются, выбрасывая пар.  Кипение жидкости начинается при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках становится равным давлению жидкости. Температурой кипения называется температура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно или больше внешнего давления. Для поддержания кипения к жидкости надо подводить теплоту, которая расходуется на парообразование, т.к. внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости такой же массы. В процессе кипения температура жидкости остается постоянной.

1.3. Практическая часть

Я изучил самые простые физические явления, которые можно встретить в своей квартире и чтобы подвести итог работы: узнать знают ли школьники как объяснить те явления, которые они изучают в школе и с которыми сталкиваются каждый день и могут ли они их объяснить, я составил список вопросов и провел анкетирование. (Приложение 1)

Вывод: Проведя анализ анкеты я выяснил, что большинство ребят не знают ответы на самые простые вопросы, а если и знают то написали, только предполагая, почему это явление происходит. Исходя из ответов следует, что учащиеся, изучая физику, не вникают в суть физических явлений, а так же не интересуются дополнительной  информацией в учебниках или в сети интернет. Итоги  проводимой мною анкеты можно увидеть в диаграмме.

1.4. Заключение

Выполнив данный проект, я достиг своей цели. Узнал много интересного и полезного ещё раз повторил темы связанные с физическими явлениями в нашей квартире. Физика — естественная наука. В ее основе лежит экспериментальное исследование явлений природы, а ее задача — формулировка законов, которыми объясняются эти явления. Физика сосредоточивается на изучении фундаментальных и простейших явлений и на ответах на простые вопросы. Так и я в своем проекте попытался дать ответы на простые вопросы, с которыми мы сталкиваемся каждый день, и,

надеюсь, что дав ответы на предложенные мной вопросы ребята обратят внимание на происходящие вокруг явления, и мысленно свяжут их с темами, которые они проходят по физике. Ведь главное помнить если вы будите применять то, чему вы научились, как только подвернется подходящий случай, - тогда вам легче будет запомнить усвоенное.

1.5. Литература

1. Тарасов Л.В. " Физика в природе". М; Вербум-М, 2002.

2. Поливанова К.Н. Проектная деятельность школьников/ К.Н. Поливанова.

-М.: Просвещение, 2011.

3. А.В. Перышкин.  Учебник физики 7-9 класс. Дрофа 2016.

4. Энциклопедия « Физика для детей». М.: Аванта+, 2001

5. Сайт в интернете: http://class-fizika.narod.ru/

Приложение 1

Вопросы  анкеты

1. Почему, выходя из-под душа, вы ощущаете прохладу?

2. Почему когда моешься в душе, стенки и зеркала запотевают?

3. Почему чай заваривают кипятком?

4. Почему когда наливают кипяток в стакан или банку, то кладут в нее металлическую ложку?

5. В какой кружке белой или чёрной медленнее остывает чай?

6. Из какой чашки нужно пить горячий чай, чтобы не обжечь губы?

7. Почему ручки кастрюли делают не из металла?

8. Почему чай, кофе, суп охлаждаются быстрее, когда их помешивают

ложкой?