Работа по выявлению и развитию способностей учащихся

Максимова Александра Андреевна

Физика не является легко понимаемым предметом для учащихся, т.к. не все способны видеть в окружающем мире её законы. Одной из первых ступеней, к выявлению и развитию способностей у детей на уроках физики, является появление интереса к изучению предмета.

Задания должны быть посильны для основной массы учащихся, чтобы воспитывать в них уверенность в своих возможностях. Очень важно, чтобы каждый ученик на уроке работал активно и увлеченно.

Скачать:


Предварительный просмотр:

Работа по выявлению и развитию способностей учащихся

Физика не является легко понимаемым предметом для учащихся, т.к. не все способны видеть в окружающем мире её законы. Одной из первых ступеней, к выявлению и развитию способностей у детей на уроках физики, является появление интереса к изучению предмета.

Задания должны быть посильны для основной массы учащихся, чтобы воспитывать в них уверенность в своих возможностях. Очень важно, чтобы каждый ученик на уроке работал активно и увлеченно.

Для выявления способностей учащихся, я поставила перед собой ряд задач:

  • поддерживать и развивать интерес к предмету через небольшие фронтальные и демонстрационные опыты;
  • формировать приемы продуктивной деятельности;
  • прививать навыки исследовательской и проектной работы;
  • показывать практическую направленность знаний, получаемых на уроках физики;
  • видеть роль и место физики в общечеловеческой культуре, ее связь с другими науками.

Решение этих задач позволяет сделать процесс обучения интересным для ребенка, открывая в нём желание узнавать больше. При этом используются следующие методы обучения:

  • словесные, которые дают возможность задать высокий уровень теоретических знаний;
  • наглядные (демонстрации, иллюстрации, просмотр видеоматериалов), позволяющие активизировать ребят с наглядно-образным мышлением;
  • практические (лабораторные работы,  исследовательские задачи), которые формируют практические навыки, создавая одновременно широкий простор для творчества.

Этим же задачам подчинены и различные формы работы на уроке: коллективная, индивидуальная, групповая.

Практическую деятельность рассматриваю как деятельность, способствующую развитию целого комплекса качеств, присущих талантливой личности: умственной активности, смекалки и изобретательности, стремления добывать знания, необходимые для выполнения конкретной практической работы, самостоятельность в выборе и решении задачи, трудолюбие, способность видеть главное.

Далее приведу примеры некоторых педагогических методов, которые я использую в своей педагогической деятельности в основной школе.

  1. Тематические физминутки.

Урок 45 минут. Как не потерять ни одной минуты, и в то же время не переутомить детей, не усыпить потоком новой информации, заставить смеяться и удивляться, быть внимательным и самостоятельно, пытаться разобраться в явлениях, окружающих нас, проявить свои творческие способности. Выходом из этой ситуации является проведение физических минуток, но не тех, что ассоциируются с физкультурой, а именно непосредственно связанных с физикой, с её экспериментальной частью.

Например, упражнение на укрепление мышц брюшного пресса и  формирование осанки и закрепление темы « инерция»  в 7х классах.

Учащиеся становятся пассажирами в автобусе, а учитель-водитель. Учитель демонстрирует резкие повороты в сторону, учащиеся показывают с помощью наклонов туловища, в какую сторону по инерции они отклоняются.

  1. Исследовательские эксперименты.

Физика является экспериментальной наукой, поэтому развитие практического направления является одним из методов, позволяющих учащимся лучше понять изучаемые темы. Основными формами занятий являются практические работы  в физической лаборатории, на которых учащиеся приобретают навыки планирования физического эксперимента в соответствии с поставленной задачей, учатся выбирать рациональный метод измерений, выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты. Выполнение таких заданий позволяет применить приобретенные навыки в нестандартной обстановке, стать компетентными во многих практических вопросах, подготавливают основу для практического применения полученных знаний, развивают интерес к предмету.

Проявить свои способности можно при выполнении задания по изготовлению приборов, принципы, действия которых были изучены на уроках (например, изготовление психрометра или электроскопа). Большое значение имеют проведение домашних наблюдений и простых экспериментов, так как в этом случае к выполнению работ привлекаются и родители (например, определение объёма своего тела, определение давления всей семьи, определение массы жидкости без весов ит.д.).

  1. Пословицы, поговорки и крылатые выражения.

Средствами развития умственных и творческих способностей могут служить отрывки из литературных произведений и высказывания великих учёных. Это расширяет кругозор и показывает влияние физики на восприятие мира человеком и способствуют видению физических явлений. Учащимся предлагается на обсуждение литературный отрывок, смысл которых ребята должны объяснить на основе полученных на уроках физики знаний. Пример: Иногда и такое случается, что и камень потом обливается (конденсация). Как с гуся вода (несмачивание). Поиск истины важнее обладания ею. (А. Эйнштейн).

  1. Внеклассная деятельность.

Развитию способностей учащихся, умению самостоятельно добывать знания, применять их в незнакомых или нестандартных ситуациях подчинена и внеклассная работа по предмету. Это и разовые мероприятия, проводимые в рамках предметного дня или недели: физические вечера, викторины, различные игры «Ассамблея», «Колесо истории», «Игры разума». В подготовке к этим мероприятиям принимают участие как «сильные», так и слабоуспевающие ученики. Здесь в полной мере проявляются их способности, развиваются смекалка, логическое мышление. А так же систематическое ведение кружковой работы «Физика в природе» (7-8 кл), «Подготовка учащихся к сдаче ОГЭ» (9 кл).

  1. Олимпиады.

Особое место во внеклассной работе по физике занимает подготовка к физической олимпиаде и ее проведение. Ей предшествует длительная и кропотливая работа. Участие в олимпиаде требует от ученика знания таких разделов физики, которые в школе не изучаются. Эти знания ученик может получить как на индивидуальных консультациях, так и при самостоятельном изучении специальной литературы, рекомендованной учителем.

Кроме того свои силы в олимпиаде может попробовать не только «сильный» ученик. Желающие могут оценить свои возможности и способности в олимпиадах, где необходимы знания из повседневной жизни, связанные с изучаемым предметом. Эти конкурсы и интернет олимпиады развивают интеллект участников, повышают мотивацию к обучению через игру и соревнование, дают новые знания и знакомят с современными образовательными технологиями и сервисами (например, олимпиада, проводимая центром «Снейл» - физика в опытах).

  1. Задачи.

 Самую большую роль в выявлении и развитии способностей учащихся на уроках физики я отвожу решению задач. Это могут быть, например, задачи с продолжением, с усложнением условия; очень эффективно решение одной и той же задачи различными способами, выбор наиболее рационального из них. Стараюсь на каждый урок подготовить проблемный - интересный вопрос.

Суть каждой задачи заключается в том, что необходимо предсказать, как будет протекать физическое явление и ответить на вопрос: почему так произошло?  Например: Альпинист решил приготовить обед в горах, но у него не получилось. Почему?

В процессе решения таких задач прививается навык наблюдательности и умение различать физические явления в природе, быту, технике, а не только в кабинете физики. В задачах такого типа на обыденных жизненных примерах хорошо показано применение изучаемого материала.

Задачи и их количество выбираются учителем в зависимости от уровня подготовленности класса и времени, отводимого для данного типа урока. Для повышения мотивации задачи выбираю разнотипные: качественные, практико-ориентированные, изобретательские, экспериментальные и т.д., но не типичные, расчётные (часто нелюбимые учениками).

Я представила лишь некоторые методы, используемые в своей педагогической работе для выявления и развития способностей учащихся, изложила основные принципы, в соответствии с которыми строится моя работа. Все дети - это естествоиспытатели. Задача учителя создать условия для развития способностей познавать окружающий его мир, увидеть «невидимое» вокруг него и не бояться шагнуть за пределы видимого.



Предварительный просмотр:

Частное общеобразовательное учреждение «Школа-интернат №22 ОАО «РЖД»

Тема доклада:

"Применим ли закон Бернулли для движения крови по кровеносным сосудам?"

 

Автор: Антропова Дарья Андреевна,  

10 класс, Школа интернат № 22 ОАО "РЖД"

Научные руководители: Хамаганова Татьяна Фёдоровна,

учитель химии и биологии высшей квалификационной категории,

Школа-интернат №22 ОАО «РЖД»

Максимова Александра Андреевна,

учитель физики 1 квалификационной категории,

Школа-интернат №22 ОАО «РЖД»

г. Улан-Удэ

2019 г.

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….……...…….

3

Виды кровеносных сосудов, их основные характеристики……….………………..

4

Закон Бернулли………………………………………………..………………………..

6

Физико-биологическое моделирование движения крови по сосудам и возможность применения к ней закона Бернулли.………….………………………..

6

Анализ полученных данных в результате исследовательской  работы ……….……

8

Заключение……………………………………………………………………………………

9

Список использованных источников………………………………………………………

10

Введение

С точки зрения биологии, движение крови по кровеносным сосудом, это процесс довольно сложный и характеризуется множеством параметров, такими как скорость течения, диаметр сосуда, вязкость крови и т.д. Но возможно ли применить физические законы к этому процессу. Возникнут ли противоречия при попытке применить законы физики к физиологии человека.

Так, в гемодинамике[1], движение крови по сосудам объясняется такими физическими величинами как давление и скорость движения крови. В гидродинамике данные величины связаны законом Бернулли. Но применим данный закон к движению крови.

Цель эксперимента: выявить зависимость внутреннего давления и скорости движения жидкости от площади поперечного сечения кровеносных сосудов.

Гипотеза: закон Бернулли применим для движения крови по кровеносным сосудам.

Идея проекта: объяснить с помощью законов физики движение крови по кровеносным сосудам. Экспериментально доказать, что давление и скорость движения крови в сосудах зависят от площади сечения. Создать модель, которая поможет продемонстрировать эту зависимость. Проверить и объяснить на эксперименте, применим ли закон Бернулли для движения крови по кровеносным сосудам.

Объект исследования: движение крови по кровеносным сосудам.

Предмет исследования: давление и скорость течения крови.

Задачи проекта:

  • изучить литературу по данной теме;
  • рассмотреть закономерности в уравнение Бернулли и гемодинамике;
  • создать физико-биологическую модель кровеносных сосудов;
  • сравнить и проанализировать полученные данные.

Метода исследования: практический эксперимент, посредством моделирования, мыслительно-логические методы, такие как постановка проблемы, сравнение и анализ.

1. Виды кровеносных сосудов, их основные характеристики

Кровообращение — циркуляция крови по организму. Начиная с представителей класса рыб, кровь приводится в движение сокращениями сердца и циркулирует по сосудам. Кровь снабжает ткани организма кислородом, питательными веществами, гормонами и доставляет продукты обмена веществ к органам их выделения. Обогащение крови кислородом происходит в лёгких, а насыщение питательными веществами — в органах пищеварения. Кровообращение регулируется гормонами и вегетативной нервной системой. Различают малый (через лёгкие) и большой (через органы и ткани) круги кровообращения.

Кровообращение — важный фактор в жизнедеятельности организма человека и ряда животных. Кровь может выполнять свои разнообразные функции только находясь в постоянном движении.

Кровеносная система человека и многих животных состоит из сердца и сосудов, по которым кровь движется к тканям и органам, а затем возвращается в сердце. Крупные сосуды, по которым кровь движется к органам и тканям, называются артериями. Артерии разветвляются на более мелкие артерии, артериолы, и, наконец, на капилляры. По сосудам, называемым венами, кровь возвращается в сердце. Сердце четырёхкамерное и имеет два круга кровообращения.

Рис.1 Круги кровообращения

Самые первые количественные измерения механических явлений в кровообращении были сделаны Стивеном Хейлзом (1677—1761 г.), который измерил артериальное и венозное кровяное давление, объём отдельных камер сердца и скорость вытекания крови из нескольких вен и артерий, продемонстрировав таким образом, что большая часть сопротивления течению крови приходится на область микроциркуляции.[1] Он полагал, что вследствие упругости артерий течение крови в венах более или менее установившееся, а не пульсирующее, как в артериях.

Кровообращение человека происходит по трём группам сосудов: артерии, капилляры и вены. Рассмотрим их основные отличительные характеристики.

Основные характеристики сосудов человека:

Артериальная система.

Артерии, которые почти не содержат гладких мышц, но имеют мощную эластическую оболочку, выполняют главным образом «буферную» роль, сглаживая перепады давлений между систолой и диастолой. Именно растяжение стенки сосуда воспринимается как удар пульса. Артериолы обладают развитой гладкой мускулатурой, благодаря которой способны активно менять свой просвет и, таким образом, регулировать сопротивление кровотоку.

Капилляры.

Марчелло Мальпиги, который в 1661 г. открыл капилляры — звено кровеносных сосудов, которое соединяет артерии и вены, — и таким образом завершил описание замкнутой сосудистой системы.[2]

Капилляры характеризуются тем, что их сосудистая стенка представлена одним слоем клеток, так что они высоко проницаемы для всех растворенных в плазме крови низкомолекулярных веществ. Здесь происходит обмен веществ между тканевой жидкостью и плазмой крови.

Венозная система

От органов кровь возвращается через посткапилляры в венулы и вены в правое предсердие по верхней и нижней полым венам, а также по коронарным венам. Гладкие мышцы вен обеспечивают изменение их объёма в весьма широких пределах, приспосабливая их ёмкость к меняющемуся объёму циркулирующей крови. поэтому физиологическая роль вен определяется как «ёмкостные сосуды».

Движение крови по сосудам осуществляется, главным образом, благодаря разности давлений между артериальной системой и венозной. Это утверждение полностью справедливо для артерий и артериол, в капиллярах и венах появляются вспомогательные механизмы. Разность давлений создаётся ритмической работой сердца, перекачивающего кровь из вен в артерии. [3]

2. Закон Бернулли

Закон Бернулли [4] (также уравнение Бернулли, теорема Бернуллиили интеграл Бернулли) устанавливает зависимость между скоростью стационарного потока жидкости и её давлением.

При переходе жидкости с участка трубки с большим сечением на участок с меньшим сечением, скорость течение возрастает. Т.е. жидкость движется с ускорением. Следовательно, на жидкость действует сила. В горизонтальной трубе эта сила может возникнуть только из-за разности давлений в широком и узком участках трубы. Давление в широком участке трубы должно быть больше чем в узком участке.

Математический вид закона Бернулли выглядит следующим образом:

, где

ρ— плотность жидкости;

υ— скорость потока;

h — высота;

 p — давление;

g — ускорение свободного падения [5].

Согласно этому закону, если вдоль линии тока давление жидкости возрастает, то скорость течения убывает, и наоборот.

3. Физико-биологическое моделирование движения крови по сосудам и возможность применения к ней закона Бернулли

Для того, чтобы наглядно продемонстрировать движение крови, я создала модель, состоящую из трубок разного диаметра, где трубка с наименьшим поперечным сечением будет демонстрировать движение крови в капиллярах. А трубка с наибольшим поперечным сечением – движение в аорте. Трубка среднего диаметра – движение в артериях. И к  каждой трубке подсоединён жидкостный манометр. Подключаем нашу установку к водопроводной сети под давлением, и проверяем жидкостным манометром давление, создаваемое в трубках разного диаметра.

Для создания модели нам понадобились:

  • 3 трубки различного сечения, для демонстрации движения крови в сосудах разного диаметра (аорта, артерии, капилляры);
  • 3 манометра, для определения внутреннего давления жидкости в трубке;
  • подводящие и отводящие жидкость шланги и переходники;
  • стробоскоп, для наблюдения быстрого движения струящейся жидкости из трубки;
  • пищевой краситель красного цвета, для демонстрации скорости движения жидкости в трубке.

Рис. 2 Экспериментальная модель кровеносных сосудов

В трубке с наибольшим поперечным сечением манометр показывает 240 мм рт.ст. В трубке с наименьшим поперечным сечением 217 мм рт. ст.. В трубке среднего диаметра - 210 мм. рт. ст. Убираем манометры. Снова подключаем нашу установку к водопроводной сети. И сравниваем высоту фонтанов.

Рис. 3 Разность высот «фонтанов»

Фонтан, образующийся на трубке большего диаметра самый высокий, а самый низкий на трубке меньшего диаметра. Оказалось, что вода быстрее окрашивается в трубке меньшего диаметра.

4. Анализ полученных данных в результате исследовательской работы

Т.к. вода быстрее окрашивается в трубке меньшего диаметра, следовательно, скорость движения воды в ней самая высокая, что противоречит движению крови по кровеносным сосудам. Ведь в капиллярах скорость движения крови меньше, чем артериях, хотя артерии шире. А это имеет огромный биологический смысл, ведь благодаря медленному движению крови по капиллярам в тканях осуществляется газообмен.

Разрешить проблему и разобраться в данном вопросе мне помогла формула Торричелли, не входящая в школьный курс.

, где

- скорость кровотока в сосуде,

S - поперечное сечение кровеносного сосуда.

Данная формула показывает, что линейная скорость кровотока уменьшается по мере увеличения суммарного сечения параллельно соединённых сосудов, т.е. учитывается свойство пропускной способности сосудов . Есть закономерность: циркуляция жидкости выше в том участке, где имеется наименьшее сечение сосуда. Такой участок — аорта. Самый широкий суммарный просвет в капиллярах. Исходя из этого, максимальная скорость в аорте (500 мм/сек), минимальная – в капиллярах (0.5 мм/сек) [6].

                


Заключение

Наша гипотеза подтвердилась: уравнение Бернулли применимо к движению крови по кровеносным сосудам. Возникшее противоречие объясняется тем, что в капиллярах скорость движения крови низкая, потому что в капиллярах нашего тела самый широкий суммарный просвет, т.е. суммарная площадь сечения, которая в 1000 раз больше сечения аорты, и приводит к минимальной скорости движения крови в капиллярах.

Проведенные исследования важны с практической точки зрения. Данная модель может быть использована на уроках физики при углублённом изучении гидродинамики, а также на уроках биологии при рассмотрении кровеносной         системы человека

Список использованных источников

  1. Кровообращение. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/ 
  2. Котляров С. Н., Александрова Л. Н. История создания шприца // Научная статья в № 2 журнала «Наука молодых - Eruditio juvenium» от 2016 г. — Рязань: Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова. С. 41-48. УДК: 615.473.3. ISSN 2311-3820
  3. Сонин Н.И. Биология: Человек. 8 кл.: учебник /Н.И. Сонин, М.Р. Сапин. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2015. – 302, [2] с.
  4. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Механика. Теплота. Молекулярная физика.// Закон Бернулли / под ред. Г. С.  Ландсберга., - М.:Просвещение, 1985. стр. 350 URL: http://mat.net.ua/mat/biblioteka-fizika/Landzberg-fizika-t1-mehanika-teplota.pdf 
  5. Степанова Г.Н.  Физика. 10 класс: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений: в 2-х частях. Ч.1. Механика./Г.Н.Степанова. – М.: ООО «ТИД» Русское слово - РС», 2010.-192с.: ил., стр. 158.
  6. С какой скоростью движется кровь. URL: https://mirinteresen.net/1749-s-kakoy-skorostyu-dvizhetsya-krov.html 


[1] Гемодинамика — раздел физиологии кровообращения, рассматривающий закономерности, причины, механизмы и проявления движения крови в сердечно-сосудистой системе.


Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Желе из желатина или агар-агара - сравнительная характеристика физических свойств Результаты Характеристика вещества Желатин - это продукт животного происхождения, полученный путем вываривания, высушивания и измельчения отвара сухожилий животных. Заключение Использованные источники Вещество Цена, руб./кг Масса вещества в 1 ч.л., г Масса вещества в 1ст.л., г Расход вещества на 1 мл воды, г/мл Цена за 1 г вещества, руб. Желатин 1150 5 12-15 0,079 1,15 Агар-агар 2152 2 8 0,04 2,152 Вещество Масса сухого вещества, г Масса воды, г Масса смеси, г Объём воды, V 1 , см 3 Объём (вещество + вода), V 2 , см 3 , г/см 3 Желатин 12 200 212 200 220,1 0,96 Агар-агар 2,8 200 202,8 200 200 1,014 7 125 132 125 125 1,056 Желатин и вода Агар – агар и вода Время застывания В течение суток. Процесс ускоряется при понижении температуры Начинает густеть в процессе доведения до кипения. После закипания – в течении нескольких часов Время «жизни» При комнатной температуре – 2 суток При комнатной температуре до 5 дней Автор: Долгорова Екатерина Мункуевна , ученица 8 класса Руководитель: Максимова Александра Андреевна, учитель физики и информатики Частное общеобразовательное учреждение «Школа-интернат №22 ОАО «РЖД», г. Улан-Удэ Введение Актуальность работы: Очень редко можно представить праздничный стол без сладких угощений. В составе многих из них, содержится желе, изготовленное из желатина или агар-агара. В чём же отличия желе изготовленного из желатина, от желе из агар-агара. Какими физическими свойствами они будут обладать. И что же всё-таки лучше использовать при изготовлении желе. Гипотеза: желе из агар-агар обладает лучшими физическими характеристиками в отличии от желе из желатина. Объект исследования : физические характеристики вещества; Предмет исследования : желе из желатина и агар-агара ; Цель: провести сравнительное исследование желе из желатина и агар-агара; Задачи: •собрать сведения о желе, желатине и агар-агаре, •проанализировать сведения о свойствах веществ в различных агрегатных состояниях, •исследовать различные свойства желе (физические, тепловые, электрические). •провести сравнительный анализ исследованных свойств. Экспериментальное измерение основных электрических и тепловых показателей Таблица2. Определение плотности раствора Таблица1. Определение расхода вещества Таблица3. Время застывания и «жизни» раствора. Вывод: Температура кипения агар-агара немного ниже температуры кипения воды (95, 7 °С). Наблюдение Методы исследования Измерение физических характеристик Желе не имеет определенной формы. При исследовании её физических и электрических свойств, оно проявляло свойства жидкости, тогда как тепловые характеристики относятся к твёрдым телам. Можно сделать вывод, что желе относится к аморфному состоянию вещества. Наша гипотеза подтвердилась. Так, исследование её физических свойств показало, что агар-агар обладает лучшими студнеобразующими качествами. Быстро застывают и долго сохраняют форму. Благодаря своему происхождению подходит для питания вегетарианцев. Кроме того, у агар-агара отсутствует неприятный запах и привкус, при неправильной дозировке вещества. проведённые эксперименты по изучению тепловых свойств раствора, показало, что удобнее использовать агар-агар. При разведении и разогреве смеси с желатином, постоянно требуется контроль, чтобы смесь не закипела. Калорийность желе из агар-агара на 100 г продукта ниже чем у желе из желатина. исследование её электрических свойств, показало, что раствор с агар-агаром лучше проводит ток, как в жидком, так и твёрдом состоянии по сравнению со своим конкурентом животного происхождения. Измерение основных электрических характеристик Измерение основных тепловых характеристик 1.Блюда с агар-агаром. Польза и вред. URL источника: https://www.iamcook.ru/ingredients/agar-agar 2.Происхождение агар-агара.URL источника: https://ru.wiktionary.org/wiki/агар 3.Желирующие вещества. URL источника: https://helpiks.org/4-71702.html 4.Пищевая энергетическая ценностьURL источника: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B8% 5. . Diet&Diary - калорийность агар-агара. URL источника: https://dietadiary.com/how-many-calories/%D0%90%D0%B3%D0%B0%D1%80-%D0%90%D0%B3%D0%B0%D1%80 6.Желатин пищевой. URL источника: http:// www.calorizator.ru/product/raw/gelatin 7.Физика . 8 кл .: учеб.для общеобразоват . учреждений / А.В. Пёрышкин . – 15-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2012. – 191, [1] с.: ил. Диаграмма 1.Среднее значение сопротивления желе из агар-агара и желе из желатина до и после застывания Вывод: Несмотря на то, что агар-агар стоит дороже, его желирующая способность превосходит в несколько раз желирующую способность желатина, т.е. на один и тот же объём воды, его требуется меньше. Следовательно, использовать агар-агар экономически выгодно. Вывод : Плотность приготовленного раствора из воды и агар-агара больше плотности раствора из желатина и воды на ≈ 0,054 г/см 3 . Плотность желе близка по своему значение к жидкостям. Вывод: Желе из агар-агара и желе из желатина являются проводниками. После застывания сопротивление желе уменьшается. График 1. График изменения температуры раствора с течением времени Агар – агар - желирующий продукт на основе красных и бурых водорослей Многие специалисты утверждают, что данный продукт является полезным. Так как он положительно влияет на суставную, хрящевую ткань и даже оказывает положительное действие на волосы и ногти. При этом существует утверждения, что желе улучшает метаболизм и выводит негативные вещества из организма. (1) Вывод : Несмотря на свои высокие желеобразующие свойства, агар-агар быстро высыхает (в течении 2-х следующих суток) и теряет свой объём (в 2 раза - через неделю).

Предварительный просмотр:


Предварительный просмотр:

Частное общеобразовательное учреждение «Школа-интернат

№ 22 ОАО «РЖД»

        

Проектная работа по физике

на тему:

Изготовление поливочной системы капельного типа для комнатных влаголюбивых растений

Выполнили: ученики 7 «А» класса

Орлов Михаил и Симагин Родион

Руководитель: учитель физики и информатики

Максимова Александра Андреевна

г. Улан-Удэ

2019г.

Содержание

Введение

3

1.Теоретическая часть

1.1

Виды поливочных систем.

4

1.2

Особенности капельной системы орошения

5

1.3

Как правильно поливать комнатные растения?

6

2. Практическая часть

2.1.

Подготовка оборудования для изготовления поливочной системы и её тестирование.

8

2.2

Расчёт оптимального интервала падения капель воды для одного влаголюбивого цветка

8

Использованная литература

12

Приложение 1

13

Введение

Актуальность выбранной темы: у многих часто нет времени, чтобы поливать цветы, а иногда кто-то уезжает, и просто нет возможности их поливать. С этой проблемой сталкиваются и наши учителя. Чтобы решить эту проблему, в кабинете физики, мы решили изготовить поливочную систему. Проведя обзор различных видов поливочных систем, мы остановились на поливочной системе капельного типа.

Цель: Изготовить поливочную систему капельного типа для влаголюбивых растений.

Задачи:

- проанализировать литературу по заданной теме

- собрать модель поливочной системы капельного типа, провести её тестирование

- рассчитать оптимальный интервал падения капель воды для одного влаголюбивого цветка.

Объект исследования: поливочная система капельного типа.

Предмет исследования: интервал падения капель воды в капиллярных системах.

Гипотеза: поливочной системы капельного типа должно хватит на 5 дней для трёх комнатных растений. Данная поливочная система подходит только для влаголюбивых растений.

Методы исследования: моделирование, наблюдение, измерение, анализ.

1.Теоретическая часть

1.1        Виды поливочных систем

Самым популярным способом полива растений, цветника и газона является дождевание, то есть когда полив происходит сверху. Такие приспособления считаются самыми простыми и легкими в эксплуатации. Они непрерывно распыляют водную струю под определенным углом на одном участке.

Существуют и более сложные модели, к примеру, вращательные. В данном случае, вода попадает на землю по окружности более равномерно. За счет такой непростой конструкции, стоимость такого агрегата значительно выше обычного.

Живые изгороди и некоторые крупные садовые растения требуют внутрипочвенного полива. Для деревьев и кустов подойдет капельное орошение. Принцип действия данного вида полива следующий: вода через специальную конструкцию поступает прямиком к корням растений. Она мгновенно впитывается, а это значит, что деревья или кусты используют всю воду. Такую систему орошения можно применять как на даче, так и в теплице.

Также выделяют системы ручного и автоматизированного полива. В первом случае пользователь включает электромагнитный клапан и открывает кран. Время полива регулируется самостоятельно. Автоматическая система начинает работать по заданной программе. Обычно используется от 4 до 6 клапанов одновременно. Время полива может быть разным. Все зависит от программы и предпочтений владельца.

Можно установить дополнительные дренажные клапаны, которые работают на батареях. Некоторые дачники используют датчики осадков и влажности почвы и автоматизируют систему полива, после чего она работает автономно. Такое оборудование можно купить, но дешевле и экономичнее будет сделать систему полива своими руками.(3)

Однако, все вышеперечисленные системы, не подойдут под условия в нашей школе. Гораздо выгоднее и удобнее использовать способ орошения капельного вида. Этот вид применяется уже много лет. Он имеет массу преимуществ по сравнению с другими методами полива цветов и даже огородов, в частности, таких:

  • значительно экономятся ресурсы;
  • повышение урожайности и цветения;
  • сокращение распространения сорняков;
  • сокращение заболеваний растений;
  • грядки и растения не повреждаются.

Так, капельная система обеспечивает мягкий и безопасный полив ваших (огородных) комнатных культур (2). Кроме того, для комнатных растений рекомендуют использовать отстоявшуюся воду, как один из способов уменьшения жёсткости воды. Жесткость зависит от количества содержащихся в воде солей кальция и магния. Слишком жесткая вода негативно влияет на растения, да и на человека тоже. В нашей системе, вода, в процессе полива, будет постепенно отстаиваться.

1.2 Особенности капельной системы орошения

Перед использованием всю систему следует помыть. Обязательно следить за тем, чтобы используемая в ней вода была чистой.

Также нужно учитывать интервал падения капель воды, которая поступает в систему полива. Если напор будет слишком сильным, то вся вода выльется преждевременно и зальёт цветок. А если слишком слабым, то вода идти вообще не будет. Чтобы снизить напор, мы используем капельницу с колёсиком регулятора скорости введения.

Система капельного полива нравится многим дачникам и фермерам, ведь им не приходится подолгу стоять со шлангом в руках, поливая грядки или деревья.

1.3 Правильный полив комнатных растений

Частота полива определяется физиологическим состоянием растения и внешними условиями: температура воздуха, влажность почвы и воздуха, интенсивность освещения, влагоемкость и рыхлость субстрата, размеры горшков и т.д. Желательно, чтобы полив был равномерным - без резких переходов от сильного подсушивания (недостатку влаги) к переувлажнению.(5)

Также потребность растений в воде определяется специфическими особенностями видов и семейств: строением надземных органов, мощностью корневой системы и т.д. Например, растения с сочными, мясистыми листьями (такие как агава, алоэ) меньше нуждаются в воде, чем растения с крупными листьями (гибискусы), которые иногда требуется поливать чаще (летом каждый день или дважды в день). Для луковичных растений вреден избыток влаги. Лучше всего поливать их, направляя струю воды не на луковицу, а ближе к стенкам горшка, или поливать с поддона, так, чтобы смочить корни, но не мочить саму луковицу.

В разной литературе приводятся различные способы определения потребности растения в воде. Это простукивание горшка (гулкий звук - сухо), отличие по весу (влажная земля тяжелее) и т.п. Но используя подобные методы легко ошибиться. Более точно определить состояние земли можно, погрузив палец в землю. А вообще, со временем, при довольно постоянных температурах полив устанавливается в определенном режиме, например, через день весной, каждый день - через день летом, через два - три дня осенью, раз в две недели зимой. В таблице 1  отражены факторы, влияющие на обильность и частоту полива. Нельзя сказать, что приведенные в сравнительной таблице случаи являются безоговорочным правилом.(4)

Таблица 1. Факторы, влияющие на обильность или частоту полива

Какие растения поливать больше

Какие растения поливать меньше

  • Растения, находящиеся в стадии роста
  • Растения с большим количеством листьев
  • Растения с крупными широкими листьями, испаряющие много влаги
  • Цветущие растения (кроме тех, что цветут в период покоя, например, орхидеи)
  • Взрослые растения с мощной корневой системой
  • Если в горшке хороший дренаж и большие дренажные отверстия
  • Растения в глиняных горшках
  • В помещениях с сухим теплым воздухом зимой
  • Если летом стоит сухая, жаркая погода
  • Растения, находящиеся в периоде покоя
  • Растения с небольшим количеством листьев
  • Растения с сочными мясистыми листьями, стеблями, луковицами
  • Растения с небольшой корневой системой, особенно если корни растения пострадали от вредителей, болезней или вследствие не правильного ухода
  • Если в горшке нет дренажных отверстий
  • Растения в непористой посуде (пластмасса, металл и т.п.)
  • Растения, находящиеся в прохладном или влажном помещении
  • Если летом стоит дождливая пасмурная погода

Для того чтобы найти средний объём жидкости, необходимый для 1 растения, нам нужно было выяснить, какие растение распространены в нашей школе. Оказалось, что в нашей школе больше всего любят хлорофитум, китайская розу, молочай, спатифиллум, папоротник домашний, золотой ус, герань, фиалку узамбарскую, бегонию, хойя. (6) Среди них есть как влаголюбивые, так и сухостойкие растения, но преобладают влаголюбивые, которые требуют частого полива, поэтому мы берём расход на каждый цветок 300 мл в сутки.

2. Практическая часть

2.1.        Подготовка оборудования для изготовления поливочной системы и её тестирование.

Для изготовления поливочной системы нам понадобится: 1 пятилитровая прозрачная бутылка, спиртовка, отвёртка, маркер, клеевой пистолет, капельница.

Алгоритм изготовления поливочной системы капельного типа:

  1. Для начала берём 5 литровую бутылку на 3 цветка из расчёта, что для влаголюбивых растений требуется примерно 300 мл воды. Следовательно, этой бутылки должно хватить на 5 дней. Проделываем, с помощью нагретого наконечника отвёртки, 3 отверстия в дне бутылки.
  2. Теперь нам понадобится капельница с колёсиком регулирования введения воды, что позволит регулировать расход воды на 1 растение.  Чтобы закрепить иглу (перфоратор) капельницы в бутылке, мы воспользовались клеевым пистолетом.
  3. После застывания клея, проверяем целостность креплений, наливаем постепенно воды до краёв бутылки.
  4. Отмечаем маркером отметку «нулевого уровня» - уровень воды, когда она перестаёт бежать из капельницы, затем проводим линии каждые 300 мл (из расчёта на 1 цветок). Фотография собранной системы представлена в Приложении 1.

2.2        Расчёт оптимального интервала падения капель воды для одного влаголюбивого цветка.

Необходимо рассчитать интервал времени падения капель, чтобы за сутки накапало 300 мл.

  1. Для этого нужно сначала выяснить массу одной капли.

Вычислим массу нескольких капель с помощью чувствительных электронных весов. Полученные значения занесены в табл. 3. Средняя масса капли составила 0,05471 г.

Таблица 3.Масса капли воды

№ опыта

Количество капель, N

Масса воды, m, г

Средняя масса 1 капли, mср, г

1

10

0,57

0,05471

2

20

1,09

3

30

1,38

4

40

2,21

5

50

3,04

  1. Расчёт интервала падения 1 капли воды.

а) Используя формулу нахождения плотности вещества, рассчитаем объём одной капли:

,  следует, где

V0 – объём одной капли,

ρ - плотность вещества (ρ(воды)=1),

mср - средняя масса воды.

б) Найдём число капель в суточной норме для влаголюбивого цветка:

N=V/V0=300 см3/0,05471 см3  ≈5483 капель

в) Зная, что в сутках 86400 с (Т), определим скорость падения капель за 1 с, (или какое количество капель упадёт за 1 с.)

г) Следовательно, если за 1 с упадёт 0,06 капли, то за 15,75648 с упадёт 1 целая капля.

Таблица 4. Расчёт оптимального интервала падения капель воды

Средняя масса 1 капли, mср, г

Объём 1 капли, V0 , см3

Объём полива, V, см3

Число капель, N, N=

Время в сутках, T, с

Скорость падения капель,ν=  капель/с

Время падения 1 капли, t, с

0,05471

0,05471

300

5483,458234

86400

0,063465952

15,75648

Вывод: Необходимо установить положение колёсика регулятора скорости падения воды, в режим падения 1 капли, каждые 15-16 сек. Это позволит распределить расход воды для полива 1 влаголюбивого растения.

Заключение

Капельная система полива гораздо выгоднее и удобнее использовать. Она имеет массу преимуществ по сравнению с другими методами полива цветов и даже огородов, обеспечивает мягкий и безопасный полив. Учитывая преобладание влаголюбивых растений в кабинете физики, был выбран расход 300 мл в сутки на 1 цветок. Изготовленная система позволяет выполнять непрерывный полив 3 трёх цветков в течение 5 суток. Для этого необходимо установить положение колёсика регулятора скорости падения воды, в режим падения 1 капли, каждые 15-16 сек.

Список использованных источников и литературы

  1. Пёрышкин А.В. Физика. 7 класс.: Учебник / А.В. Пёрышкин. – 4-е изд., стереотип. - М.:Дрофа, 2015. – 224 с.: ил.
  2. Капельные системы для полива и специальные ленты. URL:https://nashgazon.com/instrument/poliv/kapelnye-sistemy-dlya-poliva-i-specialnye-lenty.html
  3. Системы полива: разновидности, их плюсы и минусы, создание своими руками. URL: https://nashgazon.com/instrument/poliv/suschestvuyuschie-sistemy-poliva-dlya-dachi.html
  4. Как правильно поливать растения. – URL:https://iplants.ru/vrezim.htm
  5. Как правильно поливать цветы. Рекомендации по поливу цветов и растений. URL:http://domashnee-rastenie.ru/uhod-za-rasteniyami/kak-pravilno-polivat-tsvety-rekomendatsii-po-polivu-tsvetov-i-rastenij-rekomendatsii-po-polivu.html
  6.  Влаголюбивые комнатные растения. URL:http://gardenbed.ru/vlagolyubivye-komnatnye-rasteniya.

Приложение 1

Поливочная система: а) перед началом сборки установки б) фотография собранной установки

а)

б)


Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр: