327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс-урок "Дощ змиває всі сліди"
Кейс-урок "Дощ змиває всі сліди"

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 9

Тема: Природні явища

Мета: Розширити і систематизувати знання про таке природне явище, як дощ.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Що таке дощ, як він утворюється і яким буває?
  • Чи є запах у дощу?
  • Чи може дощ нашкодити?
  • Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?
  • Яка сила викликає рух крапель дощу до землі?
  • Чи можна штучно викликати дощ?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Дощ! Одним він подобається і йому радіють, інших він засмучує, дратує і викликає смуток. Здавалося б, дощ — це всього лише звичайні атмосферні опади, але це природне явище викликає масу емоцій і не залишає байдужою жодну людину.

Навесні і влітку дощ нам дарує свіжість і прохолоду, очищає вулиці, оновлює повітря, радує неповторним запахом і дивовижною веселкою. А в холодну пору року він здатний навіювати смуток і тугу.

 

Кожен з вас не раз спостерігав, як йде дощ. Буває, він ллє, як з відра, а іноді падають дрібні крапельки, які ніби парять в повітрі. Але частіше можна спостерігати, як дощ іде монотонно, протягом декількох годин або навіть днів.

Протягом існування життя на Землі люди намагалися зрозуміти, звідки береться дощ, як він утворюється. Про нього складали легенди. Дощ називали сльозами неба і цілющою силою, яка здатна дати життя всьому живому. А коли дощ лив безперервно і створював людині неприємності, а іноді і біди, то тоді про нього говорили як про кару небесну.

Географія / Кліматологія

Що ж таке дощ? Як утворюються краплі дощу, і які види дощу бувають на нашій планеті?

Дощ — це атмосферні опади, які утворюються завдяки безперервному руху води в природі. Це вода, яка утворюється при конденсації водяної пари, що випадає з хмар. Хмари накопичують в собі вологу, яка час від часу проливається дощем на поверхню землі.

Дощові краплі бувають різних розмірів. Їх діаметр коливається від 0,5 до 6 мм. Якщо дощові краплі мають розмір менший від 0,5 мм, то їх називають мрякою. А краплі, які більші 6 мм, деформуються і розбиваються під час падіння на землю.

Ось які типи дощових крапель бувають:

 

Завдяки впливу сонячного тепла вода з поверхні озер, річок, морів, океанів і струмків випаровується, перетворюючись на пару. Водяна пара піднімається вгору, в найхолодніші шари атмосфери, де вона охолоджується і перетворюється на дрібні водяні краплі, які збираються в шаруваті хмари, збільшуються в розмірах, тяжчають, зриваються на землю, і починає йти дощ.

 

Якщо повітря нагрівається, і стає тепло, то хмара може розчинитися. Тоді крапельки випаровуються і стають невидимими. А якщо температура знижується, то водяні краплі в хмарах перетворюються в крижані кристали, але, якщо вони, покинувши хмару, потраплять в тепле повітря, то тануть і стають крапельками дощу.

У природі існують різні види дощів:

 

Дощі можуть бути сильними, слабкими і помірними. При сильному дощі інтенсивність крапель дорівнює більше 8-15 мм за годину, при помірному — від 2,8 до 8 мм на годину, а при слабкому дощі опадів випадає до 2,5 мм на годину.

Якщо на рівнинній території опадів випадає від 50 мм за 12 годин, а в гірських районах до 30 мм тривалістю 12 годин, то такий дощ вважається дуже сильним.

Як правило, сильні і дуже сильні дощі утворюються у результаті діяльності активних циклонів або атмосферних фронтів.

 

Тривалі дощі, які охоплюють великі території, в основному слабкі і складаються з дрібних крапель. А дощі, які охоплюють невеликі ділянки, як правило, більш інтенсивні, вони складаються з великих крапель.

Це цікаво знати

• А чи знаєте ви найдощовитіші місця нашої планети? У західній півкулі — це Гавайські острови. На схилі гори Уайвіль протягом року випадає майже 12000 мм опадів. У східній півкулі — це Індія. У штаті Ассам, селищі Черрапунджі, за рік випадає практично така ж кількість опадів, як і на Гаваях.

• Найсухіші місця нашої планети — це Чилі, де в пустелі Атакама за весь час спостережень випало ні краплі дощу, Єгипет — в оазисі Кхара в середньому за рік випадає 0,1 мм опадів. У Європі найбільш сухим місцем є гирло р.Волги.

• Наймокріше місце на нашій планеті перебуває на горі Вамалеале, яка розташована на острові Кадан. На цій території в середньому за рік відзначається 335 дощових днів.

Питання:


На якому материку знаходиться найсухіше місце на Землі? А на якому наймокріше? Нанесіть ці місця на контурну карту.
Біохімія

Напевно, всі пам'ятають, як прекрасно пахне повітря на вулиці після дощу. Воно чисте і свіже, а після довгої посухи дуже насичене. Цей аромат має свою назву — петрікор (petrichor).

Насправді ж у дощу немає ніякого запаху. Ми чуємо запах, який з'являється завдяки деяким хімічним реакціям. Аромат, який ми вважаємо запахом дощу, виділяють актиноміцети і ціанобактерії, а речовина, яка надає дощу запах, називається геосмін (від грецького "запах землі").

 

Ще один аромат, який асоціюють з запахом дощу — це запах озону. Під час грози блискавка розщеплює молекули водню і азоту в атмосферу, де вони трансформуються в оксид азоту. Ця речовина при взаємодії з іншими хімічними речовинами утворює озон. Він якраз і має різкий запах, який ми любимо вдихати після дощу.

Так само ви, напевно, звертали увагу на те, що після дощу квіти пахнуть дужче.

 

Це відбувається тому, що під час посухи деякі рослини виділяють ефірні олії, а після дощу пари олії починають сильніше випаровуватися і створюють аромат. Під час дощу його крапельки проникають в чашечки квітів, добираються до нектарників і змішуються з пахучими ефірними маслами.

 

І коли після опадів визирає сонце, то під впливом його променів суміш дощових крапель і ефірних олій починають випаровується набагато швидше, ніж безводні олії. Після цього в повітрі з'являється багато пахучих парів, тому ми відчуваємо, що після дощу квіти пахнуть сильніше.

Протягом багатьох століть, спостерігаючи за рослинами, комахами і тваринами, людина навчилася без метеозведень передбачати погоду на найближчі години і визначати наближення дощу.

Як визначити наближення дощу по рослинах?

Якщо перед дощем і наближенням грози поспостерігати за такими квітами, як кульбаба, волошка, календула, березка і ін., то можна помітити, що вони закриваються. У квітів конюшини суцвіття немов стискаюються і опускають головки донизу.

Спостерігаючи за квіткою латаття, можна скласти більш довгостроковий прогноз. Виявляється, якщо її квіти не просто закриваються, а ще й прямують під воду, це означає, що дощі триватимуть довго. А ось шишки реп'яха перед дощем навпаки розправляють свої колючки.

 

Перед дощем з грозою бджоли і комахи більш інтенсивно кружляють над квітами, і сильніше лунає їх «дзижчання». А ось якщо мухи зачаїлися і завмерли, то найближчим часом почнеться дощ. Мошки ж, навпаки, перед грозою особливо сильно рояться і докучають.

Якщо ворони починають голосно каркати, жаби квакають, кіт згортається клубочком, кури купаються в піску, а півень безпричинно кукурікає — це говорить про те, що незабаром почнеться дощ.

Це цікаво знати

Вальдшнепи іноді імітують дощ. А чи знаєте, навіщо вони це роблять? Всі ви напевно пам'ятаєте ще з дитинства таку прикмету, що перед зливою дощові хробаки повзають по поверхні грунту.

 

А дощові хробаки є основною їжею вальдшнепів. І щоб легше було добути хробака з землі, ці розумні птахи часто вдаються до хитрощів: вони топчуться по землі, імітуючи дощ, щоб жертва швидше виповзла на поверхню.

Екологія

Користь, яку приносить дощ навколишньому середовищу, незаперечна. Завдяки рясним опадам ростуть квіти, наповнюються водосховища, збільшується урожай, зменшується кількість лісових пожеж і т. п.

А чи може дощ нашкодити? Звичайно, може. Через рясні дощі можуть відбутися повені, зсуви та інші неприємності сучасного світу.

 

Адже в природному світі все взаємопов'язано і, якщо втрутитися в процеси, які в ньому відбуваються, то можна очікувати чого завгодно, аж до екологічної катастрофи.

Останнім часом у багатьох місцях нашої Землі величезною проблемою є кислотні дощі. Що ж це за такі опади, чим вони небезпечні і яка їх фізична сутність?

Кислотні дощі спостерігаються в регіонах, де є промислові підприємства, через які відбуваються викиди в атмосферу таких речовин, як оксиди азоту (NO, NO2, N2O3) і діоксид сірки (SO2), які, вступаючи в реакцію з водою, киснем та іншими хімічними елементами, формують різні кислотні сполуки, в тому числі азотну і сірчану кислоти.

У природі джерелами виникнення кислотних дощів є лісові пожежі, вулкани, гниття рослинних залишків. Але все ж набагато більша кількість шкідливих речовин виділяється в результаті людської діяльності, при спалюванні корисних копалин і моторного палива.

 

В результаті чого атмосферна водяна пара з'єднується з газоподібними викидами промислових підприємств і на землю випадають опади, вже не у вигляді чистої дощової живої води, а кислоти, яка згубно впливає на природу, живі організми, здоров'я. Вони навіть здатні завдати шкоди будівлям з бетону, скла і металу.

Норма кислотності дощу дорівнює рН 5,6. Якщо ж показники нижчі від цієї позначки, то це

вже кислотні опади, які отруюють ґрунт, вбивають рослини і не кращим чином позначаються на нашому здоров'ї.

 

 

Кислотні дощі випадають через шкідливі викиди в атмосферу, які виробляють теплові електростанції, металургійні заводи, автомобілі. Екологічне забруднення відбувається і через діяльність сільських господарств, які інтенсивно використовують добрива, що містять азот.

Це цікаво знати

А чи помічали ви, що влітку у вихідні дні починає йти дощ? Чому так відбувається, і чому погода псується на вікенд?

Якщо ви скажете, що нічого подібного не відбувається, то вас можна привітати, значить, ви живете там, де досить непогана екологія. Чого не скажеш про великі міста, які потопають у вихлопах автомобілів і смогу.

Дослідники з Університету Барселони (Іспанія) пояснили, чому відбувається така закономірність в густонаселених мегаполісах. Виявляється, причина полягає в тому, що в будні дні спостерігається висока активність транспорту і працюють промислові підприємства. Через виділення шкідливих речовин, які швидше нагріваються під сонячними променями і разом з теплими повітряними потоками піднімаються вгору, відбувається активне формування хмар. До кінці тижня їх кількість накопичується, і погода на вихідні псується. А після дощу на початку наступного тижня повітря знову очищується і визирає сонце.

Чи можна знайти вихід з цієї ситуації? Так. Для цього необхідно покращувати екологію мегаполісів, переходити на замкнуті цикли промисловості і, по можливості, переходити на більш екологічний вид транспорту.

Фізика

А чи помічали ви, що дощ комарам не перешкода? Чому під час дощу краплі не збивають комарів на льоту? Можливо, вони такі «хитрі», що примудряються літати між крапельок?

 

Відповідь на це питання спробували знайти вчені з Технологічного інституту штату Джорджія. Розгадку вони знайшли, провівши спеціальний експеримент. За допомогою спеціальної високошвидкісної камери в режимі сповільненої зйомки дослідникам вдалося зафіксувати зіткнення дощової краплі і польоту комара. Комарів помістили в спеціальне приміщення, в якому вода розпорошувалась зі стелі, імітуючи дощ, при цьому краплі за розміром і вагою відповідали природним.

А як ви думаєте, яка сила викликає рух крапель дощу до землі? Звичайно ж це сила тяжіння.

Сила тяжіння — це сила тяжіння тіл до Землі (до планети).

 

Одиниця виміру сили - Н (ньютон).

 

Для тіла, що знаходиться на певній висоті над Землею, сила тяжіння може бути знайдена за формулою:

 

Де M – маса Землі, R – її радіус, m – маса даного тіла

Провівши аналіз отриманих відеоматеріалів, вчені вивчили і пояснили з точки зору динаміки взаємодію дощової краплі і польоту комара. Свої результати вони опублікували в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Все виявилося досить банально: комар просто занадто легкий у порівнянні з краплею.

Розмір комара в середньому близько 3 мм і його маса дорівнює всього лише 2 мг. А крапля дощу має діаметр близько 2-3 мм, але при цьому її маса може досягати 100 мг.

Але справа в тому, що удар крапель практично ніколи не доводиться точно по центру тіла комахи. Її центр ваги, як правило, припадає на широко розчепірені в шість різних сторін ніжки. Тому в повітрі комар лише може декілька разів перевернутися, але це ніяк йому не зашкодить. Навіть якщо крапля потрапить прямо поміж крилець комара, то все одно він уникне травми. У гіршому випадку крапля просто накриє комаху водою і всередині неї понесе комара до землі.

Але тут виникає нова небезпека. При падінні краплі її швидкість може досягати 9 м/с і, різко набираючи її, комар повинен відчувати перевантаження — за підрахунками Девіда Х'ю, в 300 G — абсолютно неймовірні.

Згідно спостережень вчених, випливає висновок, що при зіткненні з малоінерційними об'єктами рідина дощових крапель НЕ дробиться, а тільки деформується. Тому імпульс, який отримує комар від удару, порівняно невеликий. І якщо для людини це було б смертельно, то комар, маючи такий екзоскелет, переносить це без особливої шкоди, просто трохи збивається з траєкторії, а потім вирівнюється і рухається в потрібному напрямку.

А тепер давайте подивимося відеоматеріал про те, як комар може літати під дощем:

Біомеханіки вважають такі дослідження надзвичайно корисними. Адже в майбутньому вони допоможуть у створенні мініатюрних літальних апаратів.

Завдання:


Великий дощ від дрібного можна відрізнити за його звуком, який виникає при ударах об дах. Дайте відповідь, чому великі краплі мають більш гучний звук?
Відповідь: На відміну від дрібних крапель дощу, великі вдаряють з більшою силою і збуджують коливання більшої амплітуди, тому звук у них гучніший.
Астрономія

А чи знаєте ви, що дощі, як природне явище, бувають різними? Кожен з вас в серпні мав можливість спостерігати таке явище, як зорепад або зоряний дощ. Він утворюється при вході в атмосферу Землі потоку метеорів.

Метеорний дощ — це сліди від згорання в земній атмосфері потоку дрібних метеорних тіл. Кількість їх рушійних одиниць досягає більше тисячі за хвилину.

Метеорні тіла — це уламки комет, які розпадаються під впливом гравітаційного тяжіння до небесних об'єктів на невеликі залишки газових компонентів комет. Вони випадають в верхні шари земної атмосфери і, згораючи, надають нам можливість милуватися таким видовищем, як метеоритний дощ.

 

Метеорний потік Персеїди досягне свого піку в середині серпня. У цей час можна спостерігати понад сто падаючих зірок:

А ось метеоритний дощ відбувається завдяки падінню метеоритів на поверхню Землі. Він з'являється після руйнування в земній атмосфері досить великого космічного об'єкта.

Протягом доби на Землю падає близько шести тон небесних тіл, це приблизно близько двох тисяч тон на рік. Такі дощі називають: «кам'яними», «вогненними», «залізними».

Що ж собою являє це дивне явище?

Астрофізики метеоритним дощем називають камені, розмір яких коливається від десяти сантиметрів до півметра і більше. Це фізичні тіла, які лише частково згорають в атмосфері, а їх залишки досягають поверхні землі. А ось коли метеорит великих розмірів розпадається на окремі фрагменти, тоді і утворюється метеоритний дощ.

Небесне тіло на величезній швидкості входить в земну атмосферу, загострюється і починає світитися.

 

Коли «проливається» метеоритний дощ, то він завжди супроводжується світінням, а іноді навіть гучним звуком або гулом. І чим ближче метеорити наближаються до землі, тим більше вони остигають і тим менше світяться.

Якщо один метеорит дістався до поверхні землі, то на місці його падіння утворюється кратер, а ось після випадання метеоритного дощу з'являється ціле кратерне поле.

На відміну від зіркових дощів, метеоритні дощі є вельми рідкісним астрономічним явищем, яке передбачити практично неможливо.

Це цікаво знати

Для нашої Землі дощі не є чимось унікальним. Як правило, вони складаються з води. Але дощі є і на інших планетах, і їх склад залежить від складу атмосфери. На Марсі колись теж йшли водяні дощі. На супутнику Сатурна Титані проливаються метанові дощі. А ось на Венері дощі сірчанокислотні, оскільки на цій планеті хмари в основному складаються з сірчаної кислоти. Щоправда, до поверхні вони не долітають і випаровуються через високу температуру на висоті 25 км.

Питання:


Про які ще незвичайні дощі ви можете розповісти? Чому це відбувається?
Наука/Мистецтво

Ні для кого не буде таємницею те, що сучасні технології дозволяють розганяти небажані хмари. А чи можливо штучно викликати дощ? Так, можливо. Для цього потрібно на літаку дістатися до купчастих хмар і скинути на них частки сухого льоду.

Що ж тоді відбувається з хмарою? У купчастих хмарах вуглекислота вступає в реакцію з водяною парою, і спочатку випаде сніг. Але на шляху вниз від нагрівання сніг тане і перетворюється на дощ.

Подивіться відео, з якого ви дізнаєтеся про процес утворення дощу:

Але такий метод абсолютно не підходить, якщо його використовувати в пустелі, оскільки опади випаруються ще задовго до того, як досягнуть землі.

 

Так, в спекотних Арабських Еміратах цю проблему вирішують зовсім інакше. Араби встановлюють великі іонізатори повітря, які виділяють в атмосферу негативно заряджені іони, що, з'єднуючись з пилом і під дією спекотного, розпеченого повітря піднімаються вгору, притягуючи частинки води. Потім навколо пилинок утворюється конденсат з крапель і утворюються грозові хмари.

 

А тепер давайте подивимося захопливе відео кінетичного дощу з Сінгапурського аеропорту:

Це красива інсталяція німецького дизайнерського колективу ART COM під назвою «Кінетичний дощ», що складається з більш ніж тисячі золотих крапель, повислих в аеропорту Changi в Сінгапурі.

Головна мета, яку переслідували автори — це створення заспокійливого куточка для пасажирів, які можуть споглядати це творіння, міркувати, знімати стрес і насолоджуватися цим приголомшливим видовищем.

Завдання:


1. Як ви думаєте, чи може дощ лити 2 дні поспіль? Поясніть свою відповідь.

2. Якщо о 12 год ночі йде дощ, то чи можна очікувати через 48 год сонячну погоду?

Підведення підсумків уроку-кейсу

Найменування

Зміст

1

Результати уроку-кейсу можна доповнити такими знахідками учнів

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz/

http://howitworks.iknowit.ru/paper1369.html

http://opogode.ua/article/2013-09-16-chto-takoie-dozhd-i-kakim-on-byvaiet

 

3

На допомогу учню і коучу:

http://edufuture.biz/

http://www.meteovesti.ru/news.n2?item=63487024310

https://youtu.be/xA4eG3Sr3rY

http://www.ecoanaliz.ru/cat-ecofacts/36-acidrains.html

https://youtu.be/PL0x--IMo-o

http://www.trud.ru/article/02-08-2012/1279688_kak_komar_letaet_pod_dozhdem.html

 

4

Де брати інформацію для кейсу:

http://edufuture.biz/

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

https://www.youtube.com/watch?v=6M9ygdLqbkM&feature=youtu.be

http://ecosounds.net/dozhd/

http://odogde.ru/interesnoe-o-dozhde/primety-dozhdya.html

http://hochu.ua/cat-beauty/perfumery/article-55923-kak-pahnet-dozhd/

https://www.youtube.com/watch?v=4V4g65cRCAU

 

5

Локація проведення уроку-кейсу

Урок-кейс проходить у класі. Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Участь в змаганнях:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав: ....

Завдання для них:

  1.       Великий дощ від дрібного можна відрізнити за його звуком, який виникає при ударах об дах. Дайте відповідь, чому великі краплі мають більш гучний звук?
  2.       Якщо о 12 год ночі йде дощ, то чи можна очікувати через 48 год сонячну погоду?

7

Домашнє завдання:

  1.       На якому материку знаходиться найсухіше місце Землі? А на якому наймокріше? Нанесіть ці місця на контурну карту.
  2.       Про які ще незвичайні дощі вам відомо? Чому це відбувається?
  3.       Які фізичні сили впливають на політ краплі дощу? Аргументуйте свою відповідь.
  4.       Як ви гадаєте, чи може дощ лити 2 дні поспіль?
  5.       Яку користь і шкоду приносить дощ?

8

Тривалість:

 

90 хв. (спарений урок)

 

9

Можливість схеми проведення з учнем-дублером

Можливо.

10

Отримані знання та напрацьовані компетенції:

  •   Розширити і систематизувати знання про таке природне явище, як дощ.
  •   Вміння швидко знайти необхідну інформацію за темою.
  •   Отримання практичних навичок застосування отриманої інформації.
  •   Отримання конкретних знань з географії, фізики, біології та інших розділів (наведені в розгортках).

 

11

Теги:

Дощ, петрікор, краплі дощу, актиноміцети, ціанобактерії, геосмін, запах землі, озон, кислотні дощі, зорепад, метеоритний дощ

 

12

Автори:

Паутинка Світлана Анатоліївна

13

Брали участь у апгрейді 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!