327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
24.02.2017


Кейс - урок «Молния — красивая и опасная»
Кейс - урок «Молния — красивая и опасная»

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 7

Тема: Природные явления

Цель: ознакомится с таким физическим явлением, как молния; системно усвоить ее теорию образования и проявления.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Как образуется молния?
  • Как рассчитать расстояние до молнии?
  • Какие правила необходимо соблюдать во время грозы?
  • Как оказать первую необходимую помощь человеку, которого поразила молния?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Как научиться фотографировать молнию?
10 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Что такое молния? Для чего она нужна? Это гнев богов или явление, которое необходимо для существования жизни на земле? Что нам известно об этом явлении?

Молнии относятся к одним из самых загадочных и красивых явлений природы, которые возникают обычно в грозу и очень часто устраивают в небе незабываемые световые шоу.

О потенциальной опасности молний нельзя забывать, ведь от них иногда гибнут люди, сгорают деревья и дома. Но все же, природа гармонична и жизнь на земле без молний невозможна, так как молния является батарейкой земли, которая заряжает электронное поле и в спокойную погоду разряжает его. Кроме этого, благодаря такому явлению, как молния, вырабатывается озон, и производятся нитраты, необходимые для земной флоры.

А вот какое невероятное природное явление произошло в Австралии:

География

Как образуется молния?

Молния возникает во время грозы, когда внутри облаков или же между ними и земной поверхностью, возникают электрические разряды, которые сопровождаются звуковыми колебаниями - громом.

Гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и, как правило, сопровождается ливневым дождём, градом и шквальным ветром. Такое природное явление, как гроза, является одним из самых опасных явлений для человека, которое приводит к большим человеческим потерям.

 

Частота ударов молнии в разных регионах Земли различается:

 

 

Грозовые облака состоят из огромного объема водяного пара, часть которого представлена в виде льдинок. Поднимаясь с земли воздушные потоки создают в облаке эффект конвекции. Эти ледяные частицы двигаясь, сталкиваются друг с другом и в зависимости от их величины, получают положительный или отрицательный заряд. Образовавшиеся грозовые облака сверху имеют положительный заряд, а снизу отрицательный. При приближении между этими облаками проскакивают некоторые ионы и электроны, которые создают плазменный светящийся канал, открывающий путь для остальных частиц. Вот таким образом происходит разряд молнии. Следует отметить, что при этом напряженность электрополя достигает миллиона V/m (вольт на метр).

В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) напряжённость электрического поля измеряется в системе СИ — в ньютонах на кулон или в вольтах на метр.

 

Стадии развития грозового облака:

 

Молния может возникать в самом облаке, между соседними облаками, между землей и наэлектризованным облаком. Вначале возникает разность электрических потенциалов, а после этого следует разряд молнии.

А знаете, почему молния имеет вид не прямой, а ломаной линии?

Такой эффект получается благодаря молекулам воздуха, которые движутся по проводящему плазменному каналу.

 

То есть, когда происходит встреча двух противоположно заряженных стримеров, то открывается плазменный канал и по нему устремляются друг к другу противоположно заряженные частицы. Плазменный канал - это и есть молния. Когда плазменный канал открывается, то происходит мгновенное расширение, и вы слышите раскат грома.

Какие виды молний существуют в природе?

В зависимости от направления разряда в природе можно наблюдать такие молнии, как:

• Разветвленные. Такие молнии представляет собой вертикальный разряд от облака к земле, который разделяется на несколько ветвей.

• Линейные. Эти молнии имеют форму ломаной или зигзагообразной ярко светящейся линии.

• Внутриоблачные – это молнии, которые происходят внутри грозовых облаков.

• Лентообразная молния представляет собой разряды молний, которые по своей форме напоминают ленту.

• Жемчужные молнии (они еще называются четочными), являются очень редкими и красивыми явлениями природы. Эта молния имеет вид светящихся шаров, которые расположены на расстоянии 7-12 м друг от друга, и отдаленно напоминают нанизанный на нитку жемчуг.

• Шаровая молния имеет вид круглого светящегося шара, диаметр которого может колебаться от 3 до 20 см.

 

Два последних вида молний относятся к довольно редким явлениям. Но большая часть молний происходит внутри и между грозовыми облаками. Средняя длинна молнии достигает 2,5 км. Но существуют и такие разряды, которые простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.

Вот молнии и электрические разряды в верхних слоях атмосферы:

 

 

Эльфы и джеты - это молнии в верхней атмосфере.

Эльфы представляют собой огромные, но слабосветящиеся вспышки-конусы диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака. А джеты имеют вид трубок-конусов синего цвета.

Спрайты представляют собой некое подобие молнии, бьющей из облака вверх.

Физика

Природа по сей день подкидывает нам много загадок, особенно с молниями.

 

Например, что вызывает электризацию облаков? Электрический заряд, который возникает при трении. Ведь они не трутся друг о друга, как это происходит при образовании электростатического заряда на волосах и на расческе.

Замечали ли вы, что если расчесывать сухие чистые волосы пластмассовой расческой, то они притягиваются к этой расческе и в какой-то степени, даже искрят. И после этого расческа способна притягивать и другие мелкие предметы. Так, например, если вы поднесете ее к мелко нарезанной бумаге, то увидите, как она вмиг притянется и налипнет на расческу. Вот это явление и называется электризацией трением.

 

Вот мы и пришли к выводу, что тело, которое после натирания способно притягивать другие тела, является наэлектризованным:

 

Как и в случае с молнией, так и с волосами виной всему является статическое электричество. Волосинки заряжаются одинаковыми зарядами, и отталкиваются друг от друга, и в итоге мы получаем на голове ежика.

 

Посмотрите видео, из которого вы узнаете много нового о статическом электричестве:

Явления, возникающие от электризации:

 

Интересные факты

• Известно ли вам, что сила тока электрического разряда накопленной электрической энергии через атмосферу создает токи до 100 000 А, а предшествующая молнии разность потенциалов может достигать миллиарда вольт.

• Можете ли вы представить, что воздух в канале молнии разогревается до 30 тысяч градусов - это в пять раз больше, чем температура поверхности Солнца.

• Скорость, с которой распространяется молния, равна 1 000 000 м\с и от облаков до Земли она проходит за 0,002 сек.

• В самолеты молния попадает в среднем один раз на каждые 5-10 тысяч летных часов.

Математика
Как далеко от нас находится молния?

Чтобы определить расстояние до того места, где бушует гроза, можно воспользоваться несложным способом вычисления расстояния от того места, где вы находитесь и до вспышки молнии.

 

Для этого необходимо подсчитать, сколько секунд между вспышкой и раскатом грома и разделить это число на пять. То есть, если между молнией и громом проходит пять секунд, то молния находится в одной мили от вас. Если же промежуток длится десять секунд, то соответственно, расстояние до грозы равно две мили.

 

Такой метод вычисления основывается на том факте, что движение света в атмосфере происходит быстрее, чем звук. Так, например, скорость света равна 299 800 км/c, а скорость звука — 332 м/c, но и естественно, что скорость звука еще зависит и от температуры, но так как разница небольшая, то значительного влияния на расчеты не оказывает.

Также, можно посчитать время между ударом молнии и раскатом грома и воспользоваться такой вот шкалой:

 

На каком расстоянии от вас находится молния, можно рассчитать и другим способом. Для этого вам необходимо округлить скорость звука до 340 м/c, затем сосчитать, сколько секунд между молнией и громом и умножить это число на 340. В итоге вы получите расстояние до молнии в метрах. То есть, если между молнией и громом проходит три секунды, то молния находится приблизительно в километре от вас, а если быть более точными, то на расстоянии 1020 м.

 

Это только один из примеров в математике, где мы рассмотрели задачи на расстояние, скорость и время. Но задачи с таким явлением, как молния можно рассматривать не только в алгебре, но и геометрии, тригонометрии и т.д.

Техника безопасности

Молния – это, конечно красивое и завораживающее зрелище, но в тоже время довольно опасное природное явление, от которого, желательно держаться подальше.

И если вам стало известно, что молния находится приблизительно в километре от вас, то необходимо срочно искать укрытие.

Давайте более подробно остановимся на вопросах, чего нельзя делать во время грозы, если вы находитесь на улице:

 

 

А теперь рассмотрим, что нельзя делать, если вы оказались в грозу в транспорте:

 

Даже находясь в помещении, следует соблюдать осторожность и ни в коем случае нельзя:

 

Кроме того, во время грозы ни в коем случае нельзя пользоваться мобильным телефоном, прикасаться к металлическим предметам, находиться в воде, заниматься спортом, прятаться под деревьями и высотными конструкциями.

 

Что необходимо предпринять, если вы попали в грозу?

Если вы оказались в грозу на открытой местности, то:

а) не паникуйте и отойдите подальше от отдельно стоящих деревьев и высоких строений;

б) не раскладывайте зонт, так как он состоит из металлических деталей, которые являются хорошими проводниками электричества;

в) держитесь подальше от металлических ограждений и мокрых стен;

г) избегайте холмов и других возвышенностей;

д) отключите во время грозы мобильный телефон и не прикасайтесь к металлическим предметам;

е) постарайтесь переждать грозу в каком-нибудь помещении.

Анатомия

Человеческое тело является хорошим проводником, его мускулы и кровеносные сосуды в значительной степени состоят из воды, а его нервы способны переносить электрические сигналы.

От ударов молний в мире каждый год погибает около трех тысяч человек и 25% таких смертей при попадании молнии в тело человека происходят из-за остановки сердца. И даже если человеку удалось выжить, то без серьезных травм и ожогов не обходится.

 

 

 

Следы, которые остаются на теле человека под воздействием молнии называют фигурами Лихтенберга или еще их называют «Цветы молнии». Такие разветвленные следы появляются на теле уже через несколько часов после удара молнии. Это вызвано разрывом кровеносных сосудов под кожей.

Посмотрите на изображение и вспомните строение кровеносной системы человека:

 

 

После удара молнии не только можно наблюдать следы на теле, но и могут также возникнуть необратимые повреждения мозга, очень сильные ожоги, а можно вообще погибнуть. И хотя температура во время разряда очень высока, но длится он обычно недолго и не всегда приводит к серьезным ожогам. Как правило, основной ток молнии часто проходит по поверхности тела, поэтому человек, пораженный молнией, имеет шанс выжить.

Некоторые даже остаются полностью невредимыми, но, увы, пока науке неизвестно, почему так происходит.

Здоровье

В случае поражения молнией, человек может упасть и потерять сознание, в некоторых случаях возникают судороги, наблюдается остановка дыхания и сердцебиения. И если вы оказались рядом с человеком, которого поразила или контузила молния, то вы должны ему помочь, оказав первую необходимую помощь.

 

Какую же нужно оказывать помощь, если вдруг кто-то всё-таки стал жертвой небесного разряда, что бы спасти жизнь пострадавшему. В первую очередь необходимо проверить дыхание человека и при необходимости сделать искусственное дыхание и проверить сердцебиение. При отсутствии сердцебиения необходим непрямой массаж сердца. Но делать это должен человек знающий и умеющий. Если неподалёку есть аптечка, промокните ватку нашатырём и поднесите к носу пострадавшего. Разотрите пострадавшего спиртом или водкой, укутайте во что-нибудь тёплое. Если есть место травмы, на него нужно наложить стерильную повязку.

Чего ни в коем случае делать нельзя?

Категорически запрещается заливать в рот пострадавшего жидкость и закладывать за щёку таблетку. Ведь это может привести к удушью. И уж тем более нельзя закапывать пострадавшего в землю. Это не ирония, а народная мудрость. Издавна считалось, что при ударе грозой помогает земля. Так вот этого делать нельзя. Вы только потеряете время, которое может оказаться драгоценным.

Естественно делать это нужно после того, как Вы вызвали скорую помощь.

 

 

История

Древние люди молнию воспринимали, как выражение воли богов и проявление божьего гнева. Но, пытливый человеческий ум пытался постичь природу молний, понять ее естественные причины. Над этим размышлял Аристотель, задумывался Лукреций. Весьма наивно представляются его попытки объяснить гром как следствие того, что тучи сталкиваются под натиском ветров.

Многие столетия считалось, что молния - это огненный пар, зажатый в водяных парах туч. Расширяясь, он прорывает их в наиболее слабом месте и быстро устремляется в низ, к поверхности земли.

Но благодаря многочисленным исследованиям и упорному труду таких ученых и деятелей, как М.В.Ломоносов, Г. Рихман, Б.Франклин удалось доказать, что гроза и молния имеют природное происхождение и к чему-то сверхъестественному и божественному отношения не имеют.

 

Бенджамин Франклин проводил эксперименты с молниями. Его помощником стал воздушный змей. Во время грозы он запускал его в небо и наблюдал. Нужно сказать, что змей имел проволочное окончание, а иногда Франклин вешал на него связку ключей. Вниз по проволоке стекал слабый разряд молнии. Благодаря своим наблюдениям он доказал, что молния – это отрицательный электрический разряд.

Подобный эксперимент попытался воспроизвести российский академик Г.В. Рихман. Случилось это в 1753 году. К сожалению, опыт закончился гибелью Рихмана, причиной которой стал удар молнии.

Громоотводы, распространенные сегодня по всему миру, так же обязаны своему появления Франклину. Впервые толстый железный стержень возвысился над Капитолием столицы штата Мериленд в 1775 году. Стержень был выше здания на несколько метров и уходил в землю. Такому, казалось бы, не хитрому, но важному изобретению были рады не только в США, но и в Европе.

Уже в XVIII веке человек начал искать пути, как защитить себя персонально от молнии:

 

А вот такие методы персональной защиты были предложены в70гг. XX:

 

 

 

Опубликованы съемки молний, записанные со скоростью 7 200 кадров в секунду

 

 

Гроза

Опубликованы съемки молний, записанные со скоростью 7 200 кадров в секунду.

Posted by Good News on 24 ноября 2015 г.
Искусство

Практически в каждой древней культуре существовал свой бог молнии, так как это природное явление считалось посланиями богов. Конечно же, самым известным повелителем молний остается древнегреческий бог Зевс. Древние люди были уверены, что место, где ударила молния, освящено Зевсом.

В Древнем Риме такими же возможностями обладал Юпитер. Легенды рассказывают о том, что Юпитер, так же, как и Зевс, обитал на высокой горе и наблюдал за судьбами людей. Свое неудовольствие и гнев, Юпитер выражал раскатами грома, блеском молнии. А если человека убила молния, то люди свято верили, что небесный повелитель таким способом покарал человека за его грехи. Хоронили таких людей без специального обряда, ведь, окружающие были уверены, что он провинился перед небесным отцом.

 

 

Древнему человеку было присуще верить во что-то сверхъестественное. Люди даже пытались делать лекарства из камней, в которые попала молния.

А римляне, индусы и индейцы Майя были уверенны, что в тех местах, где ударяла молния, обязательно вырастают грибы.

Еще одним известным Богом грома и молний является скандинавский бог Тор.

На Руси таким повелителем стихии был Перун. Молниям на Руси приписывали положительные качества и считали, что громом и молнией Перун снимает с земли всякую скверну. Так же на Руси считалось, что убитой молнией человек сразу попадает в рай.

Биохимия

В 1953 году два биохимика провели свой эксперимент. Гарольд Клейтон Юрии и тогда еще студент Стэнли Миллер, в котором через смесь метана, аммиака, водорода и водяных паров пропускали мини- молнии и в результате обнаружили, что таким способом можно получить аминокислоты.

 

 

Они доказали, что при пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

Таким образом, возникла теория зарождения жизни на земле, главной действующей силой в которой была молния.

Технология

В течение этого урока вы видели множество фотографий молний, и наверняка у вас возник вопрос, каким же образом можно поймать момент вспышки молнии на фотокамеру. Оказывается все довольно просто, главное, чтобы в вашей камере была возможность ручной настройки выдержки.

В том случае, если молнии появляются на небе с периодичностью в 30 секунд и более необходимо выполнить такие действия:

 

В данном случае вы получите множество четких молний и смазанные облака, потому что они двигаются плавно.

Если же молнии мелькают одна за другой, то:

 

В данном случае вы получите 1-2 молнии и четкие облака.

Задача по фотографированию молний облегчается в разы, если у вас есть штатив, чтобы закрепить камеру и не двигать ее.

 

 

Фотография сделана на реке Трубеж в Барышевке с помощью Canon 500D (диафрагма f 5,6, iso 200, выдержка - 80с.)

 

 

Фотография сделана в бухте Ласпи в Крыму с помощью Canon 500D (диафрагма f 5,6, iso 100, выдержка - 27с.)

 

Фотография сделана в Переяслав-Хмельницком с помощью Canon 400D (диафрагма f 6,3, iso 400, выдержка - 30с.)

 

Фотография сделана в Судаке в Крыму с помощью Canon 500D (диафрагма f 8, iso 100, выдержка - 25с.)

Подведение итогов урока:

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс - урока можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Молния

http://www.fxyz.ru/формулы_по_физике/электричество/электрическое_поле/напряженность_электрического_поля/

 

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

http://meteo.ua/interesting-meteorology/article/chto-takoe-lineynaya-sharovaya-i-drugie-vidyi-molniy-44

http://www.youtube.com/watch?v=7_9GghA0MG0

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://yabbi.ru/cognitive/8141-sharovye-molnii-i-ne-tolko.html

http://www.youtube.com/watch?v=WOTZJc9YUIw

http://www.youtube.com/watch?v=4S26InKZL8Q

 

5

Локация проведения кейс - урока:

Кейс - урок проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

1. Найдите и опишите все виды молний. Составьте сравнительную таблицу-характеристику, в которой укажите: вид молнии, место возникновения, высота образования, когда впервые была зафиксирована, форма молнии, длительность.

2. Почему при ударе молнии иногда в нескольких метрах от удара обнаруживаются повреждения чувствительных электроизмерительных приборов, а также плавятся предохранители в осветительной сети?

3. Сколько времени длится молния, если через поперечное сечение ее канала протекает заряд 30 Кл, а сила тока в среднем равна 24 кА.

7

Домашнее задание:

Сформулировать по пять вопросов к материалу кейса (индивидуальное задание).

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

 

Знание о значении личности в исторических процессах.

Умение быстро найти необходимую информацию по теме.

Получение практических навыков применения полученной информации.

Получение конкретных знаний географии, физике, математике, химии, истории и других разделов (приведены в развертках).

11

Теги:

 молния, электрический разряд, звуковые колебания, плазменный канал, трение, электризация, вспышки молнии, гром, эльфы, джеты, спрайты.

12

Авторы:

 Паутинка Светлана Анатольевна

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!