327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс - урок "Облака в небе и в компьютерных технологиях"
Кейс - урок "Облака в небе и в компьютерных технологиях"

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 7-9

Тема: Природные явления

Цель: Сформировать представление об облаках, их видах, условиях образования и значении.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Как происходит процесс формирования облаков?
  • Как по облакам можно узнать погоду?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Почему образуется конденсат?
  • Как и зачем разгоняют облака?
  • Что такое облачные технологии?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Облака могут быть воздушными, легкими и пушистыми, или же тяжелыми, темными, грозовыми. Мы поднимает глаза вверх, и видим, как они проплывают над нашими головами. Мы наблюдаем за их причудливыми формами и оригинальными фигурами. Иногда сквозь облака пробивается радуга, и мы любуемся этим природным великолепием. Облака прекрасны во время заката или восхода Солнца, когда их озаряют солнечные лучи и они невероятны, когда надвигается гроза.

 

Облака интересуют людей, не зависимо от их возраста и сфер деятельности. Одним нравится просто наблюдать за облаками, их движением, разнообразием, другие, в силу своей профессии, занимаются их изучением, а третьи, возможно, просто ожидают, когда после знойной жары наконец-то пойдет долгожданный дождик.

География

Что такое облако? Почему облака бывают разными? Какой происходит процесс при их формировании? Давайте попробуем разобраться в этих и многих других вопросах, связанных с облаками.

Облака представляют собой скопление взвешенных в атмосфере капелек воды или кристалликов льда, которые находятся на значительной высоте над земной поверхностью.

Как же образуются облака? Вначале, воздух, нагретый от Земли, расширяется, становится легким и поднимается вверх. Чем выше поднимается воздух, тем ниже становится его температура. При постепенном охлаждении, вода из парообразного состояния переходит в жидкое, превращая водяной пар в капли воды. Так образуются облака.

 

Облака очень разнообразны и отличаются по своей форме. А зависит это разнообразие от условий их возникновения и от характера продуктов конденсации, которые образуют облако.

 

По внешнему виду облака можно разделить на три основные группы:

а) кучевые. Этот вид облаков состоит из отдельных облачных масс, которые развиваются вверх и в горизонтальном направлении практически не развиваются;

Схематическое изображение процесса образования кучевого облака:

 

б) перистые или волнистые. Развитие этих облаков распространяется по горизонтали. Они могут быть разделены на нити, волны, валы, маленькие кучки, шары и т. д.;

в) слоистые. Этот вид облаков имеет вид равномерной сплошной пелены.

 

Кроме того, все облака могут возникать на различных высотах. И в зависимости от высоты, на которой они находится, их делят на четыре таких семейства:

• Облака верхнего яруса, которые находятся на высотах выше 6000 м (CH). Эти облака являются ледяными. На высоте 20-30 км в стратосфере иногда возникают перламутровые и серебристые перистые облака, в строении которых участвуют не только ледяные кристаллики, но и метеорная или вулканическая пыль.

• Облака среднего яруса, находятся на высоте от 2000 до 6000 м (CM). Они, чаще всего, водяные смешанного вида, представляют из себя бесформенные слои серого цвета.

• Облака нижнего яруса, располагаются ниже 2000 м (CL). В таких облаках нижняя часть водяная, а верхняя — ледяная. Когда такое облако быстро разрастается в высоту, то основание его становится темным, и в любой момент из него может полить дождь.

• Облака вертикального развития. В таких облаках их основание находится на уровне нижнего яруса, а их вершины могут достигать положения облаков верхнего яруса.

В зависимости от вида облаков можно определить и прогноз погоды на ближайшее время, не прибегая к различным синоптическим приборам, а лишь посмотрев на небо.

 

Задание:


Исходя из показаний облаков в данной таблице, попробуйте определить погоду на ближайшее время.

Посмотрите видео о том, какие бывают красивые облака на восходе и закате солнца:

Это интересно знать

Иногда на небе можно наблюдать довольно таки редкие, но необычные облака.

 

Перламутровые образуются в небе на высоте около 20-30 км. Тонкие просвечивающие облака состоят из кристалликов льда или переохлаждённых капель воды. Это редкое явление можно наблюдать непосредственно после захода или перед восходом Солнца, а вот днем эти облака становятся невидимыми.

 

Лектикулярные облака очень часто воспринимают за НЛО. Они образуются из-за гравитационных волн, когда на пути воздушного потока появляется такие препятствие, как горы или грозовые облака.

 

Утренняя глория - это также редкий вид облаков, которые образуются в нижних слоях атмосферы впереди грозового облака. Они могут вытягиваться на 1000 км и состоять из 7-8 таких рядов. Утреннюю глорию можно наблюдать в Северной части Австралии.

 

Облака Кэльвина Хельмхольца получили свое название в честь немецкого физика Германа фон Хельмольца и британского физика Лорда Кевина. Они похожи на океанские волны. Такие облака образовываются тогда, когда 2 разных слоя воздуха движутся рядом с разной скоростью, причем верхний слой движется быстрее.

Но еще одним интересным фактом является то, что облака можно встретить не только на нашей планете, но и на Марсе, Венере спутниках Сатурна и Нептуна. От земных облаков они отличаются своей природой образования и условиями, которые присущи этим планетам.

Физика
Облака – это не что иное, как скопление в атмосфере конденсированного водяного пара. Ведь когда воздух и водяной пар, находящийся в нем по той или иной причине охлаждается, то образуется конденсат в виде водяных капелек или ледяных кристаллов.

 

Когда воздух достигает точки росы, тогда происходит конденсация. Капли, находящиеся в облаках имеют очень маленькие размеры и поэтому в воздухе очень медленно падают. А при отрицательной температуре эти капли переохлаждаются и не замерзают, а остаются в жидком состоянии.

График зависимости влажности воздуха от его температуры:

 

Что же такое конденсация? Это переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Молекулы жидкости в процессе испарения, пребывают в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Но в связи с тем, что движение молекул хаотичное, то естественно, что какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость. И чем больше число таких молекул, тем происходит большее давление пара над жидкостью. То есть, пар конденсируется.

 

В процессе превращения пара в жидкость выделяется некоторое количество тепла. Тепло, выделяющееся при конденсации можно определить по формуле:

 

где L - удельная теплота парообразования.

Эту формулу можно применять и для расчета количества теплоты необходимого для превращения жидкости в пар, например, при кипении, а также и для количества теплоты, выделяющейся при конденсации.

Скорость конденсации зависит от:

а) рода жидкости;

б) наличия центров конденсации;

в) температуры.

 

Отсюда следует, что суть физического процесса образования конденсата состоит в том, что максимальное количество влаги, содержащее в воздухе в виде газа, зависит от температуры. И чем ниже температура воздуха, тем меньшее количество водяных паров, т.е. воды в газообразной форме, в воздухе, и наоборот.

При понижении температуры воздуха или при контакте воздуха с охлажденными предметами, наступает тот момент, когда температура понижается до точки росы и, в итоге, выпадает конденсат. То есть, конденсат является той частью воды, которая удерживаться в воздухе в форме газа уже не может. Воздух насыщается водяными парами, а их излишек выпадает в виде конденсата.

 

Где:

 

Формула для расчёта относительной влажности:

 

Где: ρ – абсолютная влажность воздуха, ρ0 - плотность насыщенного пара при той же температуре.

Следовательно, основным условием для выпадения конденсата является понижение температуры воздуха до значений точки росы и ниже. А чтобы достичь точки росы необходимо, чтобы относительная влажность воздуха доходила до 100%.

Химия
В органической химии существует такое понятие, как электронное облако. Что это такое, почему оно так называется и что собой представляет, попробуем разобраться.

Известно, что атом состоит из ядра, вокруг которого с огромной скоростью по орбиталям движутся электроны. И та часть пространства, где наиболее вероятно нахождение электрона, называют электронным облаком.

Как же устроено электронное облако? В точности дать описание электронного облака, довольно таки сложно, но можно использовать приближённую модель, рассматривая все его электроны по отдельности, так как разные электроны всегда находятся в разных состояниях.

 

Так, например, единственный электрон атома водорода вокруг ядра образует сферическую орбиталь. Она собой представляет шарообразное электронное облако, отдаленно напоминающее неплотно намотанный клубок шерсти или ватного шарика. Такую сферическую атомную орбиталь принято называть s-орбиталью или электронным облаком. На этом электронном облаке 1-2 электрона. И она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.

 

Но чем больше присутствует энергии электрона в атоме, тем быстрее он вращается, а область его пребывания сильнее вытягивается и превращается в гантелеобразную p-орбиталь. Как правило, имеющее такую форму электронное облако, может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это объясняется тем, что все электроны заряжены отрицательно, и поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся расположиться как можно дальше друг от друга.

Все эти три вместе взятых электронных облака - px-, py- или pz-орбитали, образуют симметричную геометрическую фигуру, в центре которой находится атомное ядро. Эта геометрическая фигура напоминает шестиконечный цветок или тройной бант.

Поэтому p-орбиталей может быть три. Они имеют одинаковую энергию, но разное расположение в пространстве.

Но кроме s- и p-орбиталей, существуют электронные d- и f –орбитали, которые имеют еще более сложную форму. В этих электронных облаках образуется еще больший запас энергии. Они двигаются по довольно таки сложным путям, и в итоге образуют сложные и красивые объемные геометрические фигуры.

 

Все d-орбитали имеют одинаковую энергию, но по-разному расположены в пространстве. По своей форме они напоминают подушечку, перевязанную лентами и среди них одинаковы только четыре, а пятая напоминает гантель, продетую в бублик.

Множество состояний электрона в атоме можно разбить на энергетические уровни, которые нумеруются числами 1, 2, 3 и так далее по возрастанию энергии. И чем больше номер этого уровня, тем меньше взаимодействие его электронов с ядром, а облако из этих электронов приобретает больший размер.

Давайте посмотрим видеоматериал о формах, размерах и энергии электронного облака:

Информатика

В информатике присутствует свое «облако» и каждый из вас ежедневно пользуется облачными технологиями.

Облачные технологии – это онлайн - сервис обработки данных, предоставленный компьютерными ресурсами Интернет - пользователю. А под таким понятием, как «облако» подразумевается сложная структура с обширными техническими деталями. По такой структуре теперь работают Facebook, Amazon, Twitter и те «движки», на которых основаны сервисы вроде Google Docs и Gmail.

 

Чтобы было более понятно, что такое «облако», рассмотрим примеры, с которыми сталкивается каждый из вас. У каждого пользователя Интернета есть электронная почта и это, и есть та самая облачная технология. Ведь электронная почта является веб-сервисом, который вам предоставляют третьи лица, например gmail.com, который позволяет эту почту использовать, то есть – это и есть облачный сервис.

Или возьмем другой пример. Если вы решили с помощью Photoshop или другой программы обработать свою фотографию, уменьшить ее, перевернуть, то так как это происходит на вашем локальном компьютере, то к облачной технологии это не имеет никакого отношения. И совсем другое дело, если вы изображение загрузите через сервис Picasa и займетесь его обработкой в браузере, то это и есть то самое «облако». То есть, все зависит от метода хранения и обработки данных.

 

Термин «облака» и принцип его работы подразумевает сеть компьютеров, которые обеспечивают работу определённой системы и потребитель пользуется такими услугами, как программное обеспечение и хранение данных.

Типы облаков:

 

Признаки облачных технологий:

1. веб-интерфейс;

2. программное обеспечение, находящееся под контролем третьей стороны;

3. принадлежащие им же сервера;

4. доступ из различных гаджетов, которые имеют стабильное интернет-соединение.

Эволюция архитектуры информационных систем:


 

Преимущества облачных технологий

А такие преимущества очевидны, так как облачные технологии:

а) позволяют хранить файлы в облачных хранилищах;

б) экономят место на локальном жестком диске;

в) многофункциональность программного обеспечения;

г) защита интеллектуальной собственности;

д) доступ к облаку из любого гаджета.

 

Облачные вычисления

Облачные вычисления относятся к той вычислительной системе, которая способна обеспечить простой, быстрый и удобный сетевой доступ к ресурсам. То есть, это рабочая площадка в интернете на удаленном сервере.

 

 

 

Основные сервисные модели «облака»:

• SaaS – приложения. То есть, пользователи через свой веб - браузер получают доступ к готовым приложениям.

• PaaS – платформа. В этом случае заказчик получает не просто голый компьютер с ОС.

• IaaS – инфраструктура. Пользователи получают доступ к созданному для них компьютеру с установленной операционной системой.

Сервисы из облака, которые мы используем в повседневной жизни:

• Банкоматы и платежные терминалы. В облаке хранятся данные о состоянии счета и передаются через Интернет.

• Налоговая и пенсионная отчетность. Отчетность компаний передается в электронном виде через специальных провайдеров.

• Цифровое телевидение. Через Интернет программы доставляются пользователям.

• Электронная почта, сообщения. Обеспечивают через Интернет облачные технологии.

Технология

Наверное, вы не раз слышали о том, что иногда необходимо прибегнуть к «разгону» облаков. А что это обозначает? Как происходит процесс «разгона» облаков? И какая в этом есть необходимость?

 

Как правило, активные воздействия на облака преследуют различные цели. Это делают для стимулирования выпадения осадков, рассеяния облачности или предотвращения града. Иногда к «разгону» облаков прибегают перед проведением важных государственных мероприятий или больших праздников. Для этих целей в области скопления облаков распыляют специальные реагенты, такие как жидкий азот, сухой лед, гранулированную углекислоту или спеццемент.

 

Сухой лед применяют для нижнего слоя облачности. При выбрасывании сухого льда внутри грозового облака понижается температура и вследствие, выпадают осадки.

То есть если лед не выбрасывать, то облакам для выпадения дождя, необходимо было бы еще набирать влагу.

А более мощные дождевые облака разгоняют йодистым серебром. С его помощью происходит понижение температуры до −40°С, переохлажденные капли замерзают и становятся ядрами конденсации. На них оседают другие капли, что приводит к выпадению осадков и облако обезвоживается.

Для «разгона» слоисто-дождевой облачности используют жидкий азот. Но если температура окружающей среды выше −0,5°С, то в этом случае жидкий азот неэффективен и тогда применяют спеццемент. Также спеццемент используют и для кучевых облаков.

 

Так как спеццемент имеет пылевое строение, то при его распылении в грозовой туче, каждая его пылинка становится центром образования капель воды. Капелька воды сама по себе не образовывается, а концентрируется на какой-то поверхности. Таким образом, распыляя цемент, вызывают преждевременную конденсацию влаги, и дождь выпадает раньше.

При распылении в облака измельченной углекислоты, температура сильно понижается, и облако насыщается влагой. Потом эти капли увеличиваются и, теряя плавучесть, под собственным весом падают на землю.

Накануне этого мероприятия синоптики анализируют и определяют, какие облачные системы наиболее осадкоопасны и просчитывают их движение. Следовательно, потом для разгона этих облаков в небо поднимаются самолёты с баллонами, которые заполнены реагентами. Эти баллоны подключают к генераторам мелкодисперсионных частиц, и под давлением происходит выбрасывание струи воздуха с регентом на облако. После этого в данном районе практически сразу выпадают обильные осадки.

Как видите, на самом деле, облака не разгоняют, а просто заставляют их пролить дождь за несколько десятков километров от того места, где необходима хорошая погода.

Философия

Речь – это способ общения между людьми, а фразеологизмы – неизменные спутники нашей речи. Ведь, чтобы достичь полного взаимопонимания и добиться некоего речевого эффекта простых слов бывает недостаточно. Горечь, любовь, иронию и свое отношение к происходящему можно выразить более точнее и эмоциональнее. Для этих целей в повседневной речи мы часто используем фразеологические обороты. Они просты, привычны, и знакомы с детства. Они нам известны из сказок, легенд и других литературных произведений.

 

Применяя фразеологические обороты, мы даже порой не задумываемся об их значении, истории происхождения той или иной фразы и откуда это выражение взялось. А ведь изучая фразеологические обороты, можно узнать много нового, полезного и интересного.

Каждому из вас известна такая фраза, как «витать в облаках». А задумывались ли вы о том, что она обозначает? Фразеологизм «Витать в облаках» является крылатым выражением, которое обозначает – мечтать, фантазировать. Человек, витающий в облаках, ассоциируется с непрактичным созданием, и далеким от действительности.

 

О человеке, который появился неожиданно, говорят, что он свалился с облаков. А при выражении «спустился с облаков» подразумевается, что человек вернулся к реальной жизни из мира фантазий, мечтаний, в котором находился до этого времени.

 

История фразы «витать в облаках»

В древние времена, в представлении людей луна, солнце, звезды были укреплены на хрустальных шарах, которые вращались вокруг Земли. А о далеких небесах и облаках, где обитали боги и духи, простые люди могли только мечтать.

Изначально слово «витать» обозначало жить, обитать. Поэтому под фразой «витать в облаках» подразумевалось - жить там, где живут боги.

Естественно, что после того, как мировоззрение людей о строении солнечной системы изменилось, то это выражение приобрело совершенно другое значение и стало означать «мечтать о чем-то несбыточном».

Еще облаком называют скопление мелких частиц пыли, песка, дыма и всего того, что может подняться с земли и зависать или перемещаться по воздуху. Слово «облако» мы слышим, когда говорят об облаке запахов, ароматов, подразумевая поток воздуха, который распространяет их на какое-либо расстояние.

Вопрос:


Где еще можно использовать слово «облако»? Что общего и в чем различие между фразеологизмом и идиомой?
Подведение итогов урока-кейса

Наименование

Содержание

1

Результаты урока-кейса можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

http://class-fizika.narod.ru/8_14.htm

http://www.myshared.ru/slide/504962/

 

 

 

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

http://cloud.tambov.ru

http://geographyofrussia.com/oblaka/

http://fact-planet.ru/index.php?page=showarticle&id=223

http://acadomia.ru/articles/inzhenernye-kommunikatsii/formation-of-condensate/

http://www.myshared.ru/slide/821094/

http://www.alhimik.ru/teleclass/glava2/gl-2-5.shtml

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

https://www.gismeteo.ru/news/klimat/14458-kak-razgonyayut-oblaka-rasskazyvaet-meteorolog/

http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-11-14-45-02/141-2011-10-02-14-59-59/791-oblaka.html

https://www.youtube.com/watch?time_continue=13&v=5BAIC7Hik4A

http://www.primefan.ru/stuff/chem/moodle/atom4.html

 

5

Локация проведения урока-кейса

Урок – кейс проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

  1. Исходя из показаний облаков в данной таблице, попробуйте определить погоду на ближайшее время.
  2. От чего зависит такое разнообразие облаков?

7

Домашнее задание

  1. Какие проблемы могут создать «облака»?
  2. Безопасны ли распыляемые реагенты?
  3. Где еще можно использовать слово «облако»? Что общего и в чем различие между фразеологизмом и идиомой?
  4. Почему со слоистыми облаками связаны продолжительные дожди?
  5. .Какие виды облаков еще знаете?

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

  • Сформировать представление об облаках, их видах, условиях образования и значении.
  • Умение быстро найти необходимую информацию по теме.
  • Получение практических навыков применения полученной информации.
  • Получение конкретных знаний физике, технологии, географи и других разделов (приведены в развертках).

 

11

Теги:

Облака, конденсат, облачные технологии, орбитали, электронное облако, точка росы, витать в облаках, облачность, слоистые облака, кучковые облака, перистые облака

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!