«Тепловые явления»
| Вид материала | Документы |
- Урок-экскурсия Физика на весенней тропе (Тема "Тепловые явления"), 79.68kb.
- Блочно-модульное планирование темы: «Молекулярная физика. Тепловые явления.» (16 часов), 61.79kb.
- Спецификация темы «Тепловые явления» и примеры заданий к ней, 23.63kb.
- Методическая разработка урока собеседования по физике в 8 классе по теме: «Тепловые, 63.49kb.
- Общая характеристика обработки резанием. Сущность процесса резания. Виды стружек. Силы, 129.66kb.
- Урок в 8-м классе по теме: "Тепловой баланс. Решение задач", 94.3kb.
- Урок по теме: «Изменение агрегатных состояний вещества», 56.45kb.
- Строительные нормы и правила тепловые сети, 411.02kb.
- Сравнение теплового гидродинамического насоса типа тс1 и классического теплового насоса, 124.32kb.
- Строительные нормы и правила тепловые сети сниП 05. 03-85, 962.65kb.
Экскурсия
«Физические явления у водоема»
Цель экскурсии: повторить основные сведения о световых явлениях, ознакомить учащихся с примерами их проявления в природе.
Ход экскурсии.
Учитель: Сегодня мы с вами совершим экскурсию на берег реки – везде можно найти для вас много интересного, того, что, может быть, и видели, но не обращали внимания и не задумывались над объяснением увиденного.
На поверхности воды в канале, реке, озере нередко можно видеть области, покрытые рябью, и спокойные участки. Причина появления последних – наличие в этих местах тонкого слоя масла, который гасит рябь от ветра. Ветер сдувает масляную пленку и подгоняет её к берегу. В результате вода в водоеме оказывается покрытой рябью с той стороны, откуда дует ветер, и спокойной у противоположного берега. Здесь прутья и листья, находящиеся на поверхности воды, лишь еле – еле смещаются относительно друг друга – их удерживает на месте плёнка масла. Она же обуславливает разительное отличие живой искрящейся поверхности лесного ручья от «свинцовой», как бы вязкой воды городских водоёмов.
Перед вами таблица, которую будем заполнять по ходу экскурсии.
| Явления | Объект наблюдения | Наблюдаемая картина (заполн. учащ.) | Объяснение наблюдаемого явления (заполн. учащимися) |
| Отраже-ние света | Пейзаж и его отражение в воде. Поверхность воды, покрытая рябью. Рябь на воде. Стебелёк, высовывающийся из воды. | Отраженный пейзаж отличается от реального тем, что он перевернут «вверх ногами» и имеет смещенную перспективу. На ней появляются солнечные и лунные дорожки. Видны ритмически вспыхивающие и гаснущие искры света. Стебелёк окружен пятном света. | Спокойная поверхность воды отражает, как плоское зеркало. Каждая волна на воде свое изображение источника света: их совокупность образует «дорожку» из изображений источника. Поверхность воды представляет собой своего рода движущиеся вогнутые и выпуклые зеркала; вогнутые фокусируют свет, возникает вспышка. Благодаря смачиванию вода поднимается вокруг основания стебля; образовавшаяся вогнутая поверхность фокусирует свет. |
| Прелом-ление света | Дно водоема. Полосы света на дне водоема. Завихрение в водяном потоке ручья. Водомерка на воде. Листья на воде. Предметы под водой, на поверхности которой рябь. | Дно видно только у берега. Полосы света на дне мелкого водоёма движутся. На дне ручья тёмные пятна, окаймленные светлыми полосами. На дне 6 тёмных пятнышек со световым ореолом вокруг них. Их тени на дне имеют изрезанные края. Они покачиваются. | При большом угле падения лучей отраженный свет преобладает над прошедшим в глубь воды и, следовательно, вышедшим из глубины – со дна. Гребни волн служат линзами и собирают лучи света в виде полос, которые движутся вместе с волнами. При завихрении поверхность воды местами вдавливается, образуя в этом месте рассеивающие линзы, за которыми и возникают тёмные пятна. Водомерка удерживается на воде силами поверхностного натяжения; каждая её лапка образует на поверхности воды крошечное углубление, которое действует, как рассеивающая линза. Лист по краям скручен, и в этих местах вода, смачивая лист, поднимается, образуя ряд маленьких «призм», преломляющих лучи и дающих пучки света в направлении тени на дне. Это обусловлено преломлением света на поверхности воды, которая из – за ряби колышется; соответственно покачиваются и изображения предметов. |
| Интерференция | Пятна масла на воде. Пятна масла при ветре. | Радужные пятна. Цвета располагаются параллельными полосами. | Происходит интерференция в тонких плёнках. Под действием ветра слой масла утолщается в направлении берега и возникает «клин», когда интерференционная картина представляет собой ряд параллельных его ребру цветных полос. |
| Цвета тел | Вода | Цвет поверхности воды: а) при спокойствии примерно таков, каков цвет неба или берегов б) при ряби представляет собой перемешанные цвета неба и берегов в) на мелководье примерно такой, как цвет дна г) иногда определяется освещением как бы изнутри | Цвет воды в водоеме определяется: 1) отражением света от её поверхности; 2) отражением света от дна водоема; 3) рассеянием и поглощением света водой а) основная часть света отражается поверхностью воды, как зеркалом б) свет отражается вогнутыми и выпуклыми участками поверхности воды в) на мелководье свет достигает дна и отражается от него; вода приобретает цвет дна водоёма г) это происходит тогда, когда солнце находится высоко и возрастает доля света, рассеянного в глубине |
| | Сухие и влажные предметы | Цвета влажных предметов по сравнению с сухими становятся более насыщенными | Поверхности влажных предметов более гладкие и меньше рассеивают белый свет |
Учитель: А теперь, пожалуйста, ответьте мне на такие вопросы:
1) Любой водоем, дно которого хорошо видно, всегда кажется мельче, чем в действительности. Почему?
2) Почему, находясь в лодке, трудно попасть острогой в рыбу, плавающую невдалеке?
3) Существуют организмы (личинка перистоусого комара и др.), которых в воде не видно из- за их прозрачности. Но глаза у таких существ – невидимок хорошо заметны в виде черных точек. Почему этих существ не видно в воде? Почему глаза у них непрозрачны? Будут ли они невидимы в воздухе?
А теперь, для активизации вашего внимания, предлагаю вам загадки, связанные с отражением света:
Перед нами – вверх ногами,
Пред тобой – вверх головой.
(Отражение в воде)
Когда небо ниже земли бывает?
(Когда отражается в воде)
Посредине поля лежит зеркало,
Стекло голубое, рама зеленая.
(Пруд)
Учитель: Итак, мы с вами завершили свою экскурсию. Я надеюсь, то, что мы с вами видели, наблюдали надолго запомнится. Выводы, сделанные во время этой экскурсии, пригодятся вам в дальнейшем. Спасибо вам за ответы на мои вопросы и загадки. А теперь- по домам!
Устный журнал
«Физика и криминалистика»
Цель мероприятия: сделать процесс познания физики для учащихся интересным путем включения материала, привлекательного не только для тех, кто обладает физико– математическими склонностями, но и для тех, кто имеет влечение к гуманитарным наукам.
Страница 1.
Выдающиеся физики мира и криминалистика.
· Знаете ли вы имя крупнейшего ученого, который, пожалуй, первым принял участие в разоблачении мошенника путем проведения научного следственного эксперимента?
Если не знаете, его назову я. История гласит, что таким человеком был греческий математик, механик, физик и астроном Архимед. Заняться проблемой разоблачения мошенника ученого побудила просьба царя Гиерона, заподозрившего придворного ювелира в жульничестве. Архимеду предстояло ответить на вопрос: «Есть ли в короне, сработанной ювелиром, примеси других металлов или она создана из чистого золота?» Используя знания о выталкивающей силе, он дал ответ на поставленный перед ним вопрос.
· Кто из выдающихся физиков мира занимался изучением деятельности фальшивомонетчиков и поисками их с целью предания суду?
Ответ таков: Исаак Ньютон. В 1696 г. он был назначен смотрителем Монетного двора. Почти 30 лет жизни Ньютона были связаны с этим учреждением. За время работы там ему удалось разоблачить несколько фальшивомонетчиков. Поставив сыск на научную основу, он многих разыскал сам. Ньютон тщательно изучал все прошлые и настоящие «истории» фальшивомонетчиков и не пропускал ни одного заседания суда, где разбирались их дела. Все это содействовало успеху.
· Можете ли вы назвать ученого с мировым именем, кто провел первую научную экспертизу, позволившую разоблачить убийцу?
Отвечаю: таким ученым был американский физик Роберт Вуд – почетный член многих академий наук. В сентябре 1920 г. в Нью – Йорке, рядом с банком Моргана был взорван фургон с динамитом. Во время взрыва погибли 39 человек и около 400 ранены. По просьбе одного из компаньонов Моргана Вуд подключился к расследованию преступления. Ему удалось реконструировать бомбу по осколкам. Но сыщики не смогли найти преступников. И вот, когда подобная трагедия произошла позже, в декабре 1929 г., в местечке Плезант близ Вашингтона, памятуя о неудачной операции, Вуд еще раз провел расследование, причем сам от начала до конца, и нашел преступников. Ученый затем не раз принимал участие в расследованиях и всегда успешно.
· А известно ли вам, кто из выдающихся физиков мира выступал в качестве эксперта в суде на одном из процессов, связанном с патентом?
Если нет, сообщаю: это был А.Эйнштейн. В начале 40-х гг. изобретатель Буки запатентовал несколько вариантов фотокамеры с автоматической фокусировкой и диафрагмированием. Права на производство таких фотокамер были приобретены нью- йоркской фирмой «Кореко».Вскоре изобретатель расторг свое соглашение с фирмой, но она продолжала их выпускать, незначительно модифицировав. Буки возбудил против фирмы судебное дело. Его слушание состоялось в ноябре 1952 г. В качестве свидетеля- эксперта в суде выступал 73-летний А.Эйнштейн, специально приехавший в Нью- Йорк из Пристона.
· А кто из крупнейших физиков мира согласился на предложение проверить для судебного процесса возникшие сомнения относительно присутствия мышьяка в телах нескольких жертв?
Это был прославленный французский физик, один из первооткрывателей искусственной радиоактивности Фредерик Жолио- Кюри.
Весной 1952 г. на юге – западе Франции, в Пуатье, произошло трагическое событие: женщина убила якобы посредством мышьяка по меньшей мере 12 человек. Обвинение опиралось на экспертное заключение полиции о содержании мышьяка в телах убитых, которое было сделано с помощью искусственной радиоактивности. Однако защита и обвинение сомневались в верности экспертного заключения и стали искать ученых- атомщиков, от которых надеялись получить более точные результаты и узнать: не содержит ли экспертиза ошибки. В 1954 г. адвокатам удалось привлечь к делу Жолио- Кюри. Его работа длилась несколько лет. Полученные результаты позволили заключить, что утверждения о наличии у пострадавших токсичных доз мышьяка были правильными.
· А сейчас вы узнаете о малоизвестной работе российского академика Б.С.Якоби, жившего в прошлом веке.
11 января 1866 г. собрание физико-математического отделения Российской академии наук приняло решение поручить физику-академику Б.С.Якоби исследовать причину исчезновения текста, написанного на бумаге, и предложило разработать для всеобщего употребления состава чернил, который обеспечивал бы долговременную сохранность текста рукописей. Поручение было выполнено. Исследование имело значение и для криминалистики.
· Еще один любопытный факт: оказывается русский физик-академик Б.Б.Голицын, живший в 1862-1916 гг., возглавлял с 1899 г. учреждение, ведающее изготовлением государственных ценных бумаг, выпуском бумажных денежных знаков, облигаций и других документов; в функцию этого учреждения входило и судебно-экспертная работа, связанная с раскрытием подделок денежных знаков и ценных бумаг.
· А знаете, кто из выдающихся русских ученых, сделавших очень много для развития физики и химии, проводил по просьбе органов правопорядка судебные экспертные исследования, отличавшиеся большим разнообразием?
Если не знаете, слушайте. Фамилия этого ученого Д.И.Менделеев. Он выполнил экспертизу, давшую ответ на вопрос «Возможны ли случаи самовозгорания пряжи и шелка?», провел исследования с целью изыскания мер, предупреждающих совершение подлогов и подделки денежных чеков, разработал способ, исключающий возможность употребления почтовых и гербовых марок после удаления с них штемпеля погашения.
· Вот еще интересный факт: недавно во Франции отмечалось появление большого числа поддельных банкнот достоинством в 500 франков. Чтобы остановить фальшивомонетчиков, пришлось выпустить банкноту такого же достоинства, но нового образца. На ней изображены лауреаты Нобелевской премии физики Пьер и мари Кюри. Таким необычайным способом супруги Кюри «дали бой» фальшивомонетчикам.
Страница 2.
Физика и техника – в помощь криминалистике.
· Знаете ли вы, когда впервые и на каком судебном процессе фотографирование помогло восторжествовать правосудию?
Не знаете, тогда отвечаю на поставленный вопрос. В 1954 г. в Монпелье слушалось уголовное дело по обвинению гражданина Пренья в том, что он вытравил на денежном документе одну сумму и написал вместо нее в несколько раз большую. В ходе судебного рассмотрения понадобилась копия документа. Было принято решение сфотографировать документ. На фотографии четко проявился текст, вытравленный преступником.
· Кто и когда «привлек» в криминалистику ультрафиолетовые лучи?
Отвечаю: американский физик Р.Вуд в 1906 г. В одной из своих опубликованных работ он показал, что ультрафиолетовые лучи можно применять при фотографировании документов. С их помощью удается безошибочно установить по характеру отраженного свечения разницу в сортах использованной бумаги; в ультрафиолетовых лучах легко видеть тексты, написанные невидимыми «чернилами»- растворами органических веществ.
· А что дает люминесцентный анализ криминалистике?
Слушайте: люминесцентный анализ, вошедший в практику благодаря работам советского академика С.И.Вавилова и его научной школы, получил широкое применение в криминалистике. Вот только один пример: если залитый чернилами документ покрыть люминесцирующим составом, то из-за разной плотности участков листа активированный слой получится неодинаковым. И если этот документ осветить ультрафиолетовым светом, то разные его участки будут светиться по-разному. А это-путь к прочтению закрытого пятном текста.
· Еще вопрос. Используют ли в криминалистике и с какой целью инфракрасные лучи?
Ответ: да, используют. Фотографирование в инфракрасных лучах стали применять в криминалистике еще в 20-е гг. Оно не требует особо сложного оборудования. Инфракрасные лучи безошибочно устанавливают различие чернил, сортов бумаги и т.п. Их используют для восстановления текстов обуглившихся документов. Эти лучи свободно проходят сквозь слой плесени, грязи, жира, через пятна крови, делая видимым невидимое.
На криминалистические исследования работает и инфракрасная люминесценция. Дело в том, что красители, применяемые для изготовления синих и фиолетовых чернил, очень активно поглощают лучи видимой части спектра и хорошо люминесцируют под воздействием инфракрасных лучей; это дает возможность с их помощью исследовать документы, которые написаны такими чернилами.
· Вашему вниманию предлагаю исторический факт. В 1937 г. в печати появилось сообщение о том, что найдена дотоле неизвестная картина голландца Яна Вермера Делфтского - одного из самых знаменитых художников 17 столетия. Вскоре мир узнал, что голландец Ван Меегерен нашел еще 8 картин этого художника. В 1946 г. Ван Меегерен был арестован властями по обвинению в продаже одному из фашистских главарей- Г.Герингу национального достояния страны – картин Яна Вермера. В ходе судебного процесса и открылось, что картины, «найденные» Ван Меергереном, написаны не Вермером, а им самим. Это показали рентгенографические исследования. Но все – таки оставались сомнения в верности вывода. Решающее заключение, внесшее ясность, было сделано после измерения радиоактивности содержащихся в белилах радия и свинца. Белила оказались очень радиоактивными и, значит, современными.
· А известно ли вам, как физики обнаружили случаи подделки древнеримских монет?
Дело было так. В 1972 г. на 2 Международной конференции по применению активационного анализа в криминалистике голландские исследователи сообщили об обнаруженных ими посредством нейтронно- активационного и гамма- активационного анализов подделках античных монет. Суть этих методов состоит в следующем: монету облучают потоком нейтронов или гамма – лучей, а затем изучают спектр фотонного излучения, вызванного распадом возникших изотопов, и получают данные о содержании целого ряда химических элементов, например серебра, золота, меди и др. Результаты анализов позволили установить, что значительная доля коллекционных монет, считавшихся серебряными, на самом деле- подделка: они лишь с поверхности покрыты серебром.
· Знаете ли вы, что физики с помощью нейтронов могут уточнить и обстоятельства смерти исторических личностей?
Вот первый пример. В 1961 и 1962 гг. были опубликованы результаты нейтронно- активационного анализа нескольких волос Наполеона. Исследования проводились в атомном центре Англии- Харуэлле. Облучая волосы потоком быстрых нейтронов, ученые сделали вывод, что в них содержится много мышьяка; значит, французский император умер в результате отравления этим веществом.
Вот пример второй. Изучая письма Исаака Ньютона, группа английских и американских исследователей высказали предположение о том, что при чина его болезни- отравление ртутью. Сотрудники английского ядерного центра в Олдермастоне провели нейтронно- активационный анализ волос, принадлежавших Ньютону. Анализ дал возможность определить концентрацию в волосах натрия, хлора, марганца, брома, цинка, алюминия, золота, ртути. Оказалось, что сосредоточение металлов с высокой токсичностью значительно превышало нормальный уровень; так количество ртути в волосах Ньютона в 40 раз превосходило норму. Полученные данные подтверждают предположение о том, что Ньютон в течение длительного времени болел вследствие ртутного отравления.
Пример третий. В расследовании убийства президента США Дж.Кеннеди тоже многократно использовался нейтронно- активационный анализ. С его помощью искали следы пороха на руках и щеках подозреваемых в стрельбе. Делали парафиновые слепки с рук и щек, их облучали потоком нейтронов в атомном реакторе, после чего измеряли гамма- излучение активированных образцов.
Сколько было произведено выстрелов по Кеннеди? Для ответа на этот вопрос нейтронно- активационному исследованию были подвергнуты части пуль, найденные на месте убийства. Результаты изучения их состава говорят о том, что все образцы- части двух пуль, хотя и есть малая вероятность того, что трех пуль.
· Какой еще эффективный «инструмент» дает физика криминалистике?
Она позволяет, используя методы физического исследования, установить, как погиб человек- насильственной смертью или естественной.
В Санкт- Петербурге ученые Технологического университета под руководством лауреата Государственной премии профессора Геннадия Дульнёва разработали методику, позволяющую по характеру свечения тела человека, помещенного в магнитное поле, точно определить обстоятельства его кончины. Так что криминалисты теперь могут, в частности, безошибочно установить: действительно ли человек покончил с собой или это- искусная имитация.
· А вот как физики предлагают определять наличие следов драгоценных металлов на одежде человека, подозреваемого в изготовлении фальшивых жетонов для различных автоматов.
В криминалистических лабораториях с этой целью работают ультрафиолетовые эмиссионные спектроскопы, созданные физиками. Известно: твердые вещества, введенные в пламя вольтовой дуги, под воздействием высокой температуры переходят в газообразное состояние, что сопровождается ультрафиолетовым излучением; при этом каждый элемент имеет «свое», только ему присущее излучение. Этот метод весьма чувствителен и позволяет устанавливать ничтожно малые количества самых разных веществ.
· На очереди- краткая информация об оптическом способе исследования, позволяющем уточнить расстояние, с которого был произведен выстрел.
Для этой цели используют электронный микроскоп, дающий возможность видеть объекты размером 0,3 миллионной доли миллиметра. С его помощью отыскивают следы частиц выстрела. Их обнаружение помогает уточнить расстояние, с которого стреляли.
А знаете ли вы, что существует оптическая компьютерная система, позволяющая по анализу микрообъектов устанавливать личность человека?
Одна из главных частей такой системы- оптическая, другая- компьютер; они соединены и дают возможность исследовать микрообъекты размером до 5 мкм, например, срезы волоса и устанавливать по ним личность человека, так как срезы неповторимы, подобно отпечаткам пальцев.
· Какой современный метод используют для обнаружения фальшивых банкнот?
Ответ: изотопный. Банкноты делают на бумаге, а ту получают из хлопка. При фотосинтезе в хлопке накапливаются изотопы углерода 12С и 13С, а также нестабильный изотоп 14С, попавший в атмосферу во время ядерных испытаний. По содержанию этих изотопов в хлопковом волокне можно определить, где и когда был выращен хлопок, а также откуда взята бумага, на которой напечатаны деньги, и «настоящая» ли она; зная происхождение бумаги, легче поймать фальшивомонетчиков.
Страница 3.
Помогите правосудию.
На судебном процессе, где слушалось дело об убийстве, адвокат заявил: «Мы намерены доказать суду, что фотопластинка с изображением обвиняемой была в фотокамеру подложена, что она не могла быть снята этой камерой».
Вот аргументы, которые привел адвокат: размер изображения на фотопластинке зависит от фокусного расстояния объектива и расстояния от него до изображаемого предмета. Если используется объектив с коротким фокусным расстоянием, то снимок охватывает большую видимую площадь, но размер изображения фотографируемого предмета получается небольшим. Если же объектив длиннофокусный, то изображение этого предмета имеет довольно большой размер по отношению к общей площади снимка.
На фотографиях обвиняемая видна во весь рост, но высота изображения чуть больше, чем половина высоты фотопластинки. При длиннофокусном объективе, которым пользовался человек, затем убитый, и реальной длине студии невозможно было сделать фотографию в полный рост с такой высотой изображения. Даже если камеру поместить в одном углу студии, а человека в другом, изображение на пластинке, подходящей к данной фотокамере, будет гораздо большим, чем на предъявленный пластинках.
Дайте экспертную оценку аргументам, приведенным адвокатом.