327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс-урок "Пісок — не такий вже й хиткий"
Кейс-урок "Пісок — не такий вже й хиткий"

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 6-9

Тема: Природні явища

Мета: Узагальнити і систематизувати знання про властивості піску, його різновиди і використання.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Звідки береться пісок?
  • Які хімічні властивості піску?
  • Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?
  • Які фізичні властивості має пісок?
  • Чому піски бувають хиткими?
  • Які існують способи видобудку піску?
  • Чому пісок співає?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Коли ми говоримо про пісок, то в першу чергу в нашій свідомості він асоціюється з відпочинком біля річки або на морському узбережжі. Всі ми полюбляємо влітку босоніж походити по м’якому піску або полежати на пляжі, пересипаючи пісок крізь пальці, та будувати з нього замки і фортеці. А ви в дитинстві бавилися з піском? Будували з піску замки або рили в ньому ходи?

 

Що таке пісок? Звідки він з’являється? Чому він буває різного кольору?

Але пісок виконує не тільки функції платформи для пляжного відпочинку, він буквально оточує нас, ховаючись в повсякденних і звичних для нас речах. Давайте спробуємо ближче познайомитись з цим унікальним матеріалом.

Географія

Мабуть, кожного з вас цікавило питання: звідки береться пісок?

 

Пісок складається із дрібних частинок зруйнованих гірських порід. Завдяки вітру, дощу, сонцю, які протягом часу руйнували гори, дрібнили каміння, розбивали скелі, перетворили їх на мільярди мільярдів піщинок, зробивши з них пісок.

Стадії руйнування гірських порід

Але пісок не залишається лежати на тому місці, де він був утворений. Річки своєю течією постійно виносять піщинки, які вони відколюють від скель або вимивають з ґрунту. І тому більшість піску накопичується на берегах річок, озер або морів.

Тоді звідки ж береться пісок у пустелях? Адже в пустелі немає ні річок, ні морів, але піску там дуже багато.

Основні піщані пустелі:

 

Пісок пустель — це результат вивітрювання гірських порід і те, що залишилося на місці колишньої річкової системи. Протягом багатьох століть річки висихали, а пісок від них залишився. А через відсутність рослинності на цьому місці вітер продовжував забирати легші частинки, залишаючи на місці лише важчі крупинки кварцу, і в результаті пісок тут накопичується в великій кількості, так само, як і на берегах річок і морів.

Схема виникнення піщаних накопичень.

Пісок буває найрізноманітніший. А чому він так відрізняється? Це пов'язано з особливостями походження піску в різних частинах Землі і в різних кліматичних умовах.

Ви, мабуть, звертали увагу на те, що пісок складається з різноманітних піщинок. Вся справа в тому, що він утворився від різних гірських порід, тому в кожній місцевості пісок має свої особливості. Якщо його розглядати під мікроскопом, то ми бачимо, що піщинки дуже неоднорідні, і серед них зустрічаються шматочки камінчиків, черепашок, коралів, скелець і т.п. Це те, що залишилося від скель, валунів, звичайних каменів.

Мікрофотографія піщинок в поляризованому світлі

Відрізняється пісок також і за розміром. Природний пісок – це пухка суміш зерен розміром від 0,14 до 5 мм.

За величиною зерен піски поділяються:

• великозернисті (розміром 0,5-2 мм.);

• середньозернисті (0,5-0,25 мм.)

• дрібнозернисті (0.25-0 , 01 мм.).

Крім кольору і розміру, пісок має різноманітну форму.

Його також розрізняють за видами:

 

В залежності від походження і тривалості перенесення зерен, їх форма може бути:

• окатана,

• напівокатана,

• незграбна

• гострокутна

Як правило, річкові і морські піски мають округлу форму зерен, а от гірські піски містять гострокутні зерна. Крім того, гірські піски зазвичай більш забруднені шкідливими домішками, ніж річкові і морські.

В різних куточках нашої планети зустрічається пісок різний за кольором, розміром, структурою. Він може бути не тільки сірим або жовтим. Так, наприклад, в Австралії пісок має білий колір, на березі Мальти він має помаранчевий відтінок, а в Греції — рожевий.

 

Пісок може бути чорним, білим, рожевим, фіолетовим, помаранчевим і навіть зеленим.

Фіолетовий колір піску утворюється завдяки заломленню сонячних променів в найдрібніших частинках мінералу спессартин, що містять марганець і свинець. А насичений зелений колір піску надають кристали хризоліту. Рожевий колір утворився завдяки уламкам черепашок і коралів.

 

Чорний колір піску був утворений в результаті діяльності вулканів і складається з базальтової крихти. А червоний пісок з’явився завдяки червоному вапняку.

На узбережжі Середземного моря переважає пісок, принесений вітром з пустелі Сахара. Він має яскравий жовтий колір, оскільки складається з жовтого кварцу.

Пісок складається на 50% з зерен кварцу, польового шпату, гранату, турмаліну, топазу та уламків інших гірських порід.

За складом піски поділяються на кварцові, глауконіту-кварцові, аркозові, магнетитові, нефелінові, слюдисті, поліміктові тощо.

Хімія
Незважаючи на те, що склад піску сильно варіює, найбільш поширеним його компонентом є кремнезем (діоксид кремнію).

 

SiO2 — тверда, дуже тугоплавка речовина, температура плавлення понад 1700°С.

Діоксид кремнію дуже поширений в природі і зустрічається головним чином у вигляді мінералу кварцу, а також кристобалита і трідіміта.

Хімічна формула діоксиду кремнію — SiO2

 

Хімічні властивості

Діоксид кремнію (silica, Silicon dioxide, кремнезем) — речовина, що складається з безбарвних кристалів, що відрізняються високою міцністю, твердістю і тугоплавкістю.

 

Діоксид кремнію стійкий до впливу кислот і не взаємодіє з водою. При підвищенні температури реакції речовина взаємодіє з лугами, розчиняється в плавикової кислоті, є прекрасним діелектриком.

• Кремній відновник: Si О2; Si + Si + О2; Si + CL 2; Si + C ;

• Кремній окислювач:  Si + Метали.

Пісок не розчиняється у воді — з будь-якої ємності його можна витягти і потім просушити, не втративши ні грама. Проте пісок не відштовхує воду, а намокає, змінюючи під її впливом свої структурні властивості. Вологі піщинки притягуються одна до одної силами поверхневого натягу води і завдяки цим же силам прекрасно склеюються, перетворюючи пісок з сипучої субстанції в досить міцний будівельний матеріал.

Де застосовують оксид кремнію? При виготовлені силікатної цегли, керамічних виробів, скла.

Фізика

На нашій планеті існує безліч куточків, в які краще не потрапляти. Таким прикладом небезпечних місць є хиткі піски. Відомо чимало випадків, коли люди ставали жертвою так званих сипучих пісків. В давні часи цим піскам приписували містичне значення, проте це явище має досить просте фізичне пояснення.

 

Щоб витягнути ногу з сипучого піска, потрібно докласти зусилля, порівнянне з зусиллям, необхідним для підняття середніх розмірів легкового автомобіля. Людині, яка потрапила в піщану пастку, не можна робити різких рухів. Потрібно лягти на спину, широко розкинути руки і намагатися плавно звільнити ноги з хиткого місця.

Адже результат дії сили залежить не тільки від її модуля, напрямку і точки прикладання, але і від площі тієї поверхні, перпендикулярно якої вона діє.

Давайте проведем невеличкий дослід. Для цього візьмемо дошку з цвяхами, спочатку встановимо її гострими кінцями вгору на піску і покладемо на неї вантаж. Потім перевернемо дошку та поставимо цвяхи тупою стороною вгору, а на дошку знову покладемо вантаж.

 

Тут ми бачимо, що цвяхи з силою тиснуть на пісок. Глибина занурення залежить від величини діючої сили. Чим більше сила, тим занурення більше. Чим менше площа, тим більша сила діє на одиницю площі.

 

Величина рівна відношенню сили, що діє перпендикулярно поверхні, до площі цієї поверхні, називається тиском.

 

Властивості вологого піску істотно залежать від кількості води в ньому. Злегка зволожені піщинки легко злипаються, демонструючи різке зростання сил зчеплення, які в сухому піску визначаються тільки нерівностями поверхні.

 

Такі джерела і провокують осипання піску. У більшості випадків вони з великою силою намагаються вирватися назовні, піднімаючись якомога ближче до поверхні і огортаючи водою окремі піщинки.

Цікаві факти про сипучі піски

• Хиткі піски насичені повітрям, вологою, які і засмоктують вглиб.

• У стані спокою сипучий пісок здається твердим, але найменші зміни на його поверхні призводять до суттєвого зменшення його в'язкості.

• Через високу щільність піску людина не може повністю потонути в хитких пісках.

• Щоб вибратися з хитких пісків, необхідно докласти величезне зусилля. Сила, необхідна для того, щоб вибратися з цієї пастки зі швидкістю 1 см/с, еквівалентна силі підняття легкового автомобіля середніх розмірів.

 

• Чи відомо вам, що контактні лінзи для зору виготовляють саме з піску. Виявляється, що при попаданні дрібних часток в очі людини, що носить лінзи, вони не так дратують слизову оболонку ока, як, наприклад, у людини, яка не носить лінзи.

• А от піщана буря здатна засліпити людину, тоді як в окулярах лінза виготовлена з піску допомагає коригувати зір.

• Піщинка, подразнюючи тканину молюска-перловиці, перетворює його на перлину.

Як пісок перетворюється на скло?

Для того, щоб пісок перетворився в скло, необхідно витратити величезну кількість енергії, бо таке перетворення можливе лише в розплавленому стані. А щоб це відбулося, потрібна температура близько 1700 градусів. Якщо ж до піску додати невелику кількість карбонату натрію (або звичайної соди), то його можна плавити при температурі в 700 градусів Цельсія.

Технологія

Як бачите, пісок — це не тільки сипуча субстанція, а й дуже унікальна корисна копалина. Пісок може бути природним і штучним.

 

Існують різні способи видобутку піску, і його метод залежить від місця залягання цієї корисної копалини.

Так, наприклад, кварцовий річковий пісок видобувають гідромеханічним способом з річкового дна.

 

А от кар'єрний пісок дістають в місцях кар'єрних розробок.

Видобуток морського піску:

 

Але родовища природних пісків розташовані на географічній території нерівномірно, і в багатьох регіонах присутній дефіцит цієї сировини. Цю проблему можна вирішити завдяки застосуванню технологій виробництва штучних пісків. Їх отримують шляхом дроблення таких гірських порід як граніт, мармур, вапняк, а також техногенних субстанцій — шлаків і т. д. Цей пісок одержують шляхом руйнування твердих порід за допомогою фізичних і хімічних методів.

Технологічний процес виготовлення штучного піску:

 

Штучний пісок зазвичай застосовують для приготування декоративного розчину і для фактурного шару зовнішніх будівельних панелей.

Крім того, пісок додають до складу будівельних матеріалів. Його використовують для намивання ділянок під будівництво, при благоустрої дворових територій і в побуті, для піскоструминної обробки фасадів будівель і різних виробів.

Пісок необхідний в бетонному виробництві, при будівництві доріг, насипів, тротуарної плитки, бордюрів і т.п.

Кварцові піски — це коштовна сировина для скляної промисловості. А в сучасному будівництві найчастіше використовуються річковий і кар'єрний пісок.

Музика

Навіть якщо ви безпосередньо не стикалися з цим явищем, то напевно чули про те, що на землі існують місця, де є співучі піски. Піщані дюни, які здатні співати, зустрічаються по всьому світу.

Пісня пісків — це низький гул на частоті в межах нижньої частини музичного діапазону віолончелі.

 

І хоча вченими було доведено, що дюни можуть співати, але залишилося таємницею питання, як можуть звучати одночасно кілька нот, створюючи красиве, але моторошне звучання акорду.

Звучання пісків можна почути на невеличких ділянках піщаних пляжів і коси. Але особливо голосно піски співають на гребнях барханів і дюн. Лунаючи піщані звуки бувають дуже несподіваними. Це може бути дзвін натягнутої струни, звучання органу, рев потужних двигунів і навіть гавкіт собаки.

Особливо добре чути спів після дощу, коли верхній шар піску злипався, а потім підсихав, утворюючи рихлу кірку.

Вченим вдалося записати звучання дюн, які знаходились в різних місцях земної кули, і вони виявили, що піски співали приблизно на частоті 105 герц, поруч з соль-дієз "великої" октави.

Провівши ряд дослідів з піском в лабораторії, дослідники зрозуміли, що непросіяні піщинки мали більш голосне, але недбале звучання, тоді як просіяний пісок співав не так фальшиво і приблизно в діапазоні 90 герц. Вони прийшли до висновку, що розмір піщинок є важливим фактором того, в якому тоні дюни співають.

Коливання сипучих піщинок синхронізуються, в результаті чого ділянки піску вібрують в унісон. Але чому це відбувається — досі невідомо.

Дюни і справді починають співати, коли з них спускаєшся. Звук буває настільки гучним, що його чути здалеку:

«Співаючий» пісок на Карон Біч, о. Пхукет, Таїланд:

Що ж змушує піски звучати? Існують різні думки з цього приводу. Можливо, вся справа в повітрі, що знаходяться між піщинками, коли вони знаходяться в русі. А, можливо, звук народжується при терті безлічі піщинок одна об одну. Або ж звуки викликаються завдяки електризації піску. Піщинки заряджаються і починають відштовхуватися одна від одної, а це, ймовірно, породжує звуки як при звичайному електричному розряді.

А зараз давайте подивимося відео і дізнаємось, як під впливом звуку, тиску звукових хвиль і вібрацій хаотична розсип піску на склі починає вибудовуватися в точні геометричні орнаменти.

Тут слід відзначити, що форма малюнку безпосередньо залежить від частоти звуку. Такі фігури називаються фігурами Хладни.

Мистецтво

Як відомо, пісок є хорошим будівельним матеріалом і, перебуваючи на пляжі, люди, незалежно від віку, полюбляють створювати з нього різноманітні скульптури.

 

В різних куточках світу навіть проводяться змагання зі створення фігур з піску. Справжні майстри своєї справи створюють приголомшливі скульптури. Ось які дивовижні витвори мистецтва у них виходять:

 

Але розміри і форма скульптури залежить від якості піску. З дрібного піску створюють невеличкі скульптури, а з більш грубого можна побудувати справжній замок.

 

Але, щоб пісочні фігури не розвалювались відразу після висихання, до піску додають домішки глини або мулу.

 

Навряд чи вам вдасться що-небудь побудувати з сухого чи дуже мокрого піску. Щоб вийшла якась пісочна фігура, необхідно витримувати певні пропорції і брати 8 частин піску і одну частину води. При такому співвідношенні ваша скульптура зможе протриматись протягом доби.

Крім того, для більшої зчіплюваності потрібно комбінувати якість піску, поєднуючи дрібні крупинки з більшими.

 

Зрозуміло, що створені з піску та води пісочні шедеври не застраховані від зсувів і "живуть" лише певний проміжок часу.

Не менш красивим є і пісочне шоу. Це коли майстер викладає сюжет в реальному часі піском на спеціальному покритті.

Пісочне шоу є живим виступом художника. Він створює малюнки за допомогою піску на спеціальному світловому столі. Завдяки камері і проектору на екрані можна спостерігати за тим, як народжуються різні образи, які сюжетно, ідейно і композиційно пов'язані між собою, і на ваших очах кожен такий кадр трансформується в наступний.

Акселеративні та інтерактивні методи

«Піщана анімація» (Кейс-урок «Пісок не такий вже й хиткий»)

Суть гри: Завдання може виконуватись як індивідуально, так і командою. Вчитель заздалегідь готує аркуші паперу (бажано формат А3 або більше), на які рівним шаром насипає пісок. Аркуші мають бути розкладені по рівній поверхні, щоб пісок не зсипався з них. Завдання дітей — намалювати піщану картину на вільну або обумовлену вчителем тему.

Завдання можна ускладнити, загадавши команді малювати по черзі ілюстрацію, наприклад, до казки «Ріпка»: кожному члену команди тоді випаде домальовувати сюжет згідно того фрагмента, який зачитує або проговорює вчитель. Можна вибрати й інший літературний сюжет, головне — відносна простота для малювання та динамічність дії.

Вчитель може доповнювати відомий сюжет неочікуваними ходами, щоб пожвавити гру.

МЕТА: Активізувати фантазію, творчість, кмітливість, «увімкнути» гарний настрій та позитивне мислення, навчити командній роботі та делегуванню повноважень.

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

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

3

На допомогу учневі і коучу:

http://edufuture.biz/

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

Де брати інформацію для кейсу:

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

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.       Можливо, ви гуляли по березі моря. Коли ви ступали на пісок, він ставав сухим і світлим навколо ступні. Чому?
  2.       Чи існують в Україні місця зі співочими пісками? Назвіть їх.

 

7

Домашнє завдання:

  1.       Чому люди стають жертвами хитких пісків?
  2.       Що вам відомо про піщані бурі? Чому вони виникають?
  3.       Що вам відомо про кінетичний пісок?
  4.       Нанесіть на контурну карту України ті місця, де присутні хиткі піски?
  5.       На яких пляжах пісок має чорний колір? Назвіть їх.

8

Тривалість:

 

90 хв. (спарений урок)

 

9

Можливість схеми проведення з учнем-дублером

Можливо.

10

Отримані знання та напрацьовані компетенції:

  •   Узагальнити і систематизувати знання про властивості піску, його різновиди і використання.
  •   Знання про значення особистості в історичних процесах.
  •   Уміння швидко знайти необхідну інформацію за темою.
  •   Отримання практичних навичок та застосування отриманої інформації.
  •   Отримання конкретних знань з географії, хімії, технології та інших розділів (наведені в розгортках).

 

11

Теги:

Піски, співочі піски, хиткі піски, гірські породи, скелі, валуни, кремнезем, діоксид кремнію, SiO2, тиск, сила тиску, скло, лінзи, коригування зору, сипуча субстанція

12

Автори:

Паутинка Світлана Анатоліївна

13

Брали участь у апгрейді кейсу:

 

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!