327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс - урок "Песок - не такой уж и зыбучий"
Кейс - урок "Песок - не такой уж и зыбучий"

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 6-9

Тема: Природные явления

Цель: обобщить и систематизировать знания о свойствах песка, его разновидности и использование.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Откуда берется песок?
  • Какие химические свойства песка?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Какие физические свойства имеет песок?
  • Почему пески бывают шаткими?
  • Какие существуют способы добычи песка?
  • Почему песок поет?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Когда мы говорим о песке, то в первую очередь в нашем сознании он ассоциируется с отдыхом у реки или на морском побережье. Все мы любим летом босиком походить по мягкому песку или полежать на пляже, пересыпая песок сквозь пальцы, или строить из него замки и крепости. А вы в детстве играли с песком? Строили из песка замки или рыли в нем ходы?

 

Что такое песок? Откуда он появляется? Почему он бывает разного цвета?

Но песок выполняет не только функции платформы для пляжного отдыха, он буквально окружает нас, прячась в повседневных и привычных для нас вещах. Давайте попробуем поближе познакомиться с этим уникальным материалом.

География

Пожалуй, каждого из вас интересовал вопрос: откуда берется песок?

 

Песок состоит из мелких частиц разрушенных горных пород. Благодаря ветру, дождю, солнцу, которые в течение времени разрушали горы, дробили камни, разбивали скалы, превратили их в миллиарды миллиардов песчинок, сделав из них песок.

Стадии разрушения горных пород

Но песок не остается лежать на том месте, где он был образован. Реки своим течением постоянно выносят песчинки, которые они откалывают от скал или вымывают из почвы. И поэтому большинство песка накапливается по берегам рек, озер или морей.

Тогда откуда же берется песок в пустынях? Ведь в пустыне нет ни рек, ни морей, но песка там очень много.

Основные песчаные пустыни:

 

Песок пустынь - это результат выветривания горных пород и то, что осталось на месте бывшей речной системы. В течение многих столетий реки высыхали, а песок от них остался. А из-за отсутствия растительности на этом месте, ветер продолжал собирать более легкие частицы, оставляя на месте только тяжелее крупинки кварца, и в результате песок здесь накапливается в большом количестве, так же, как и на берегах рек и морей.

Схема возникновения песчаных накоплений.

Песок бывает разнообразный. А почему он так отличается? Это связано с особенностями происхождения песка в различных частях Земли и в различных климатических условиях.

Вы, наверное, обращали внимание на то, что песок состоит из различных песчинок. Все дело в том, что он образовался от различных горных пород, поэтому в каждой местности песок имеет свои особенности. Если его рассматривать под микроскопом, то мы видим, что песчинки довольно таки неоднородны и среди них встречаются кусочки камней, ракушек, кораллов, стекол и т.п. Это то, что осталось от скал, валунов, обычных камней.

Микрофотография песчинок в поляризованном свете

Отличается песок также и по размеру. Природный песок - это рыхлая смесь зерен размером от 0,14 до 5 мм.

По величине зерен пески подразделяются:

• крупнозернистого (размером 0,5-2 мм.);

• среднезернистые (0,5-0,25 мм.)

• мелкозернистые (0.25-0, 01 мм.).

Кроме цвета и размера, песок имеет разнообразную форму.

Его также различают по видам:

 

В зависимости от происхождения и длительности переноса зерен, их форма может быть:

• окатанная,

• полуокатанная,

• неуклюжая

• остроугольная

Как правило, речные и морские пески имеют округлую форму зерен, а вот горные пески содержат остроугольные зерна. Кроме того, горные пески обычно более загрязнены вредными примесями, чем речные и морские.

В разных уголках нашей планеты встречается песок разный по цвету, размеру, структуре. Он может быть не только серым или желтым. Так, например, в Австралии песок имеет белый цвет, на берегу Мальты он оранжевый оттенок, а в Греции - розовый.

 

Песок может быть черным, белым, розовым, фиолетовым, оранжевым и даже зеленым.

Фиолетовый цвет песка образуется благодаря преломлению солнечных лучей в мельчайших частицах минерала спессартин, содержащих марганец и свинец. А насыщенный зеленый цвет песка предоставляют кристаллы хризолита. Розовый цвет образовался благодаря обломкам ракушек и кораллов.

 

Черный цвет песка был образован в результате деятельности вулканов и состоит из базальтовой крошки. А красный песок появился благодаря красному известняку.

На побережье Средиземного моря преобладает песок, принесенный ветром из пустыни Сахара. Он имеет ярко желтый цвет, так как состоит из желтого кварца.

Песок состоит на 50% из зерен кварца, полевого шпата, граната, турмалина, топаза и обломков других горных пород.

По своему составу пески делятся на кварцевые, глауконита-кварцевые, аркозовые, магнетитовые, нефелиновые, слюдистые, полимиктовие и т.д.

Химия
Несмотря на то, что состав песка сильно варьируется, наиболее распространенным его компонентом является кремнезем (диоксид кремния).

 

SiO2 - твердое, очень тугоплавкое вещество, температура плавления более 1700 ° С

Диоксид кремния довольно распространенный в природе и встречается главным образом в виде минерала кварца, а также кристобалита и тридимита.

Химическая формула диоксида кремния - SiO2

 

Химические свойства

Диоксид кремния (silica, Silicon dioxide, кремнезем) - вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, обладающих высокой прочностью, твердостью и тугоплавкостью.

 

Диоксид кремния устойчив к воздействию кислот и не взаимодействует с водой. При повышении температуры реакции вещество взаимодействует со щелочами, растворяется в плавиковой кислоте, является прекрасным диэлектриком.

• Кремний восстановитель: Si О2; Si + Si + О2; Si + CL 2, Si + C;

• Кремний окислитель: Si + Металлы.

Песок не растворяется в воде - с любой емкости его можно извлечь и затем просушить, не потеряв ни грамма. Однако песок не отталкивает воду, а намокает, меняя под ее влиянием свои структурные свойства. Влажные песчинки притягиваются друг к другу силами поверхностного натяжения воды и благодаря этим же силам прекрасно склеиваются, превращая песок с сыпучей субстанции в достаточно прочный строительный материал.

Где применяют оксид кремния? При изготовлении силикатного кирпича, керамических изделий, стекла.

Физика

На нашей планете существует множество уголков, в которые лучше не попадать. Таким примером опасных мест есть зыбучие пески. Известно немало случаев, когда люди становились жертвой, так называемых зыбучих песков. В давние времена этим пескам приписывали мистическое значение, однако это явление имеет достаточно простое физическое объяснение.

 

Чтобы извлечь ногу с зыбучего песка, нужно приложить усилие, сравнимое с усилием, необходимым для поднятия средних размеров легкового автомобиля. Человеку, попавшему в песчаную ловушку, нельзя делать резких движений. Нужно лечь на спину, широко раскинуть руки и постараться плавно освободить ноги из зыбкого места.

Ведь результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.

Давайте проведем небольшой опыт. Для этого возьмем доску с гвоздями, сначала установим ее острыми концами вверх на песке и положим на нее груз. Затем перевернем доску и поставим гвозди тупой стороной вверх, а на доску снова положим груз.

 

Здесь мы видим, что гвозди с силой давят на песок. Глубина погружения зависит от величины действующей силы. Чем больше сила, тем погружения больше. Чем меньше площадь, тем больше сила действует на единицу площади.

 

Величина равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

 

Свойства влажного песка очень существенно зависят от количества воды в нем. Слегка увлажненные песчинки легко слипаются, демонстрируя резкий рост сил сцепления, которые в сухом песке определяются только неровностями поверхности.

 

Такие источники и провоцируют осыпания песка. В большинстве случаев они с большой силой пытаются вырваться наружу, поднимаясь как можно ближе к поверхности и окутывая водой отдельные песчинки.

Интересные факты о сыпучие пески

• Зыбучие пески насыщены воздухом, влагой, которые и засасывают вглубь.

• В состоянии покоя, сыпучий песок кажется твердым, но малейшие изменения на его поверхности приводят к существенному уменьшению его вязкости.

• Из-за высокой плотности, человек не может полностью утонуть в зыбучих песках.

• Чтобы выбраться из зыбучих песков, необходимо приложить огромное усилие.

 

• Известно ли вам, что контактные линзы для зрения делают именно из песка. Оказывается, что при попадании мелких частиц в глаза человека, носящего линзы, они не так раздражают слизистую оболочку глаза, как, например, у человека, который не носит линзы.

• А вот песчаная буря способна ослепить человека, тогда как в очках, линза изготовлена из песка, помогает корректировать зрение.

• Песчинка, раздражая ткань моллюска-перловицы, превращает его в жемчужину.

Как песок превращается в стекло?

Для того чтобы песок превратился в стекло, необходимо затратить огромное количество энергии, потому что такое преобразование возможно только в расплавленном состоянии. А чтобы это произошло, нужна температура около 1700 градусов. Если же к песку добавить небольшое количество карбоната натрия (или обычной соды), то его можно плавить при температуре в 700 градусов Цельсия.

Технология

Как видите, песок - это не только сыпучее вещество, но и довольно уникальное полезное ископаемое. Песок может быть естественным и искусственным.

 

Существуют различные способы добычи песка. Его метод зависит от места залегания этого полезного ископаемого.

Так, например, кварцевый речной песок добывают гидромеханическим способом с речного дна.

 

А вот карьерный песок получают в местах карьерных разработок.

Добыча морского песка:

 

Но месторождения природных песков расположены на географической территории неравномерно и во многих регионах присутствует дефицит этого сырья. Эту проблему можно решить благодаря применению технологий производства искусственных песков. Их получают путем дробления таких горных пород, как гранит, мрамор, известняк, а также техногенных субстанций - шлаков и т. д. Этот песок получают путем разрушения твердых пород с помощью физических и химических методов.

Технологический процесс изготовления искусственного песка:

 

Искусственный песок обычно применяют для приготовления декоративного раствора и для фактурного слоя наружных строительных панелей.

Кроме того песок добавляют в состав строительных материалов. Его используют для намыва участков под строительство, при благоустройстве дворовых территорий и в быту, для пескоструйной обработки фасадов зданий и различных изделий.

Песок необходим в бетонном производстве, при строительстве дорог, насыпей, тротуарной плитки, бордюров и т.п.

Кварцевые пески - это ценное сырье для стекольной промышленности. А в современном строительстве чаще всего используются речной и карьерный песок.
Музыка

Даже если вы непосредственно не сталкивались с этим явлением, то наверняка слышали о том, что на земле существуют места, где есть поющие барханы. Песчаные дюны, которые способны петь, встречаются по всему миру.

Песня песков - это низкий гул на частоте в пределах нижней части музыкального диапазона виолончели.

 

И хотя учеными было доказано, что дюны могут петь, но до сих пор осталось тайной то, как могут звучать одновременно несколько нот, создавая красивое, но жуткое звучание аккорда.

Звучание песков можно услышать на небольших участках песчаных пляжей и косы. Но особенно громко пески поют на гребнях барханов и дюн. Издаваемые песчаные звуки бывают довольно неожиданными. Это может быть звон натянутой струны, звучание органа, рев мощных двигателей и даже лай собаки.

Особенно хорошо слышно пение после дождя, когда верхний слой песка слипался, а затем подсыхал, образуя рыхлую корку.

Ученым удалось записать звучание дюн, которые находились в разных местах земного шара и они обнаружили, что пески пели примерно на частоте 105 герц, рядом с соль-диез "большой" октавы.

Проведя ряд опытов с песком в лаборатории, исследователи поняли, что непросеянные песчинки имели более громкое, но небрежное звучание, тогда как просеянный песок пел не так фальшиво и примерно в диапазоне 90 герц. Они пришли к выводу, что размер песчинок является важным фактором того, в каком тоне дюны поют.

Колебания сыпучих песчинок синхронизируются, в результате чего участки песка вибрируют в унисон. Но почему это происходит до сих пор неизвестно.

Дюны и действительно начинают петь, когда с них спускаешься. Звук бывает настолько сильным, что его слышно издалека:

«Поющий» песок на Карон Бич, о.Пхукет, Таиланд:

Что же заставляет пески звучать? Существуют разные мнения по этому поводу. Может все дело в воздухе, находящимся между песчинками, когда они находятся в движении. А возможно звук рождается при трении множества песчинок друг о друга. Или звуки вызываются благодаря электризации песка. Песчинки заряжаются и начинают отталкиваться друг от друга, а это, вероятно, порождает звуки как при обычном электрическом разряде.

А теперь давайте посмотрим видео и узнаем, как под влиянием звука, давления звуковых волн и вибраций, хаотичная россыпь песка на стекле начинает выстраиваться в точные геометрические орнаменты.

Здесь следует отметить, что форма рисунка напрямую зависит от частоты звука. Такие фигуры называются фигурами Хладни.

Искусство

Как известно песок является хорошим строительным материалом и, находясь на пляже люди, независимо от возраста, любят создавать из него различные скульптуры.

 

В разных уголках мира даже проводятся соревнования по созданию фигур из песка. Настоящие мастера своего дела создают потрясающие скульптуры. Вот какие удивительные произведения искусства в них выходят:

 

Но размеры и форма скульптуры зависит от качества песка. Из мелкого песка умельцы создают небольшие скульптуры, а вот с более грубого могут строить настоящие замки.

 

Но чтобы песочные фигуры не разваливались сразу после высыхания, к песку добавляют примеси глины или ила.

 

Вряд ли вам удастся что-нибудь построить из сухого или довольно мокрого песка. Чтобы получилась какая-то песочная фигура, необходимо выдерживать определенные пропорции и брать 8 частей песка и одну часть воды. При таком соотношении ваша скульптура сможет продержаться в течение суток.

Кроме того, для большегосцепления, нужно комбинировать качество песка, сочетая мелкие крупинки с большими.

 

Понятно, что созданные из песка и воды песочные шедевры, не застрахованы от оползней и имеют лишь временный результат.

Не менее красиво и песочное шоу. Это когда мастер преподает сюжет в реальном времени песком на специальном покрытии.

Песочное шоу является живым выступлением художника. Он создает рисунки с помощью песка на специальном световом столе. Благодаря камере и проектору на экране можно наблюдать за тем, как рождаются различные образы, которые сюжетно, идейно и композиционно связаны между собой, и на ваших глазах каждый такой кадр трансформируется в следующий.

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://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/kak_i_pochemu_poet_pesok_vyvody_i_eksperimenty

http://funtema.ru/blog/sculpture/12566.html

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

https://www.youtube.com/watch?v=akIzZJDz6gQ

http://valtasar.ru/fakt/pesok.php

http://chrdk.ru/weekend/2015/7/1/otkuda-beretsa-pesok/

https://www.youtube.com/watch?v=ByTSFp8P37A

http://wexplain.ru/iz-chego-sostoit-pesok/

https://topfacts.info/interesnye-fakty-o-zyibuchix-peskax/

http://www.meteoprog.ua/ru/news/42011/

http://infourok.ru/konspekt_uroka_po_fizike_7_klass_na_temu_davlenie._edinicy_davleniya._sposoby_umensheniya_i-284515.htm

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

https://www.youtube.com/watch?v=FHfEk8UjXXc&nohtml5=False

https://www.youtube.com/watch?v=Wj4HhxN_2ns

http://www.npo-center.com/tehnologicheskie_linii/tehnologiya_polucheniya_iskusstvennih_peskov/

http://www.metod-kopilka.ru/urok_po_fizike_quotdavleniequot_7_klass-33182.htm

http://howitworks.iknowit.ru/paper1214.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.       Возможно, вы гуляли по берегу моря. Когда вы ступали на песок, он становился сухим и светлым вокруг ступни. Почему?
  2.       Существуют ли на Украине места с певчими песками? Назовите их.

7

Домашнее задание

  1.       Почему люди становятся жертвами зыбучих песков?
  2.       Что вам известно о песчаные бури? Почему они возникают?
  3.       Что вам известно о кинетическом песке?
  4.       Нанесите на контурную карту Украины те места, где присутствуют зыбучие пески?
  5.       На каких пляжах песок имеет черный цвет? Назовите их.

 

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

  •   Обобщить и систематизировать знания о свойствах песка, его разновидности и использование.
  •   Знание о значении личности в исторических процессах.
  •   Умение быстро найти необходимую информацию по теме.
  •   Получение практических навыков и применения полученной информации.
  •   Получение конкретных знаний по географии, химии, физике и других разделов (приведённых в развертках).

11

Теги:

Пески, певучие пески, зыбучие пески, горные породы, скалы, валуны, кремнезем, диоксид кремния, SiO2, давление, сила давления, стекло, линзы, корректировка зрения, сыпучее вещество

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!