Эксперимент на уроке географии

Т.Г. ТРЕТЬЯКОВА
учитель географии гимназии № 43 г. Омска

Традиционно используются на уроках такие средства наглядности, как географические карты, картины, таблицы, фотографии и экранные пособия, диапозитивы, кино- и видеофильмы. Некоторую информацию учащиеся воспринимают легко, она им понятна и доступна, а по некоторым вопросам возникает масса «Почему?», «Как?» и т.п. Вот здесь и необходим эксперимент, позволяющий заглянуть в процессы, происходящие в природе.

Заинтересовавшись этим вопросом, я начала искать описания экспериментов в разной литературе. Изучив книги по физике, о природе и различные материалы с занимательным содержанием, я определила для себя некоторые эксперименты, которые не требуют больших затрат и могут быть использованы на уроках географии. Не претендуя на авторство, я предлагаю описания этих экспериментов. Эксперименты могут проводиться учителем на уроке или самостоятельно учащимися дома или на уроках. Они безопасны, не требуют специального оборудования и материалов; позволяют привить интерес к предмету, более наглядно, доступно объяснить причины и механизм проявления многих процессов на Земле. Информация, полученная учащимися на таких уроках, надолго запоминается, помогает им лучше разобраться в материале, найти ответы на многие вопросы.

Приведу примеры некоторых экспериментов, проводимых на уроках.

Форма и движение Земли

1. Приплюснутый шар

С начальной школы ребята знают, что глобус — модель Земли. Они видят идеально правильной формы шар и знают о шарообразности Земли. Придя в среднее звено, школьники узнают, что Земля приплюснута у полюсов. Вот здесь и возникает «Почему?».

Цель эксперимента: показать, почему земной шар сплюснут у полюсов.

Материалы: кусок плотной бумаги для поделок длиной около 40 см, ножницы, клей, линейка, карандаш.

Процесс:

— отмерьте и вырежьте две бумажные полоски размером 3 x 40 см;

— положите полоски крест-накрест и склейте;

— соедините вместе четыре свободных конца и тоже склейте; получится фигура, похожая на шар;

— подождите, пока засохнет клей;

— проделайте отверстие в месте склейки свободных концов;

— сантиметров на пять просуньте в отверстие карандаш;

— держите карандаш между ладоней и, двигая ими взад-вперед, вращайте карандаш с закрепленным на нем шаром.

Итоги. Во время вращения шара его верхняя часть сплющивается, а центральная часть раздувается.

Почему? На вращающийся шар действует сила, стремящаяся раздвинуть в стороны бумажные полоски, и из-за этого верхняя и нижняя части сплющиваются. Как и все вращающиеся шары, наша Земля тоже сплюснута у полюсов и раздута по экватору. Если мы измерим окружность Земли по экватору и через полюса (по меридиану), то окажется, что по экватору она на 68 км больше.

2. Прецессия

Цель эксперимента: продемонстрировать движение земной оси.

Материалы: пластилин, зубочистка.

Процесс:

— скатайте из пластилина шарик диаметром около полутора сантиметров;

— просуньте в шарик зубочистку, чтобы заостренный конец немного выступал с другой стороны;

— удерживая палочку пальцами за длинный конец, поставьте другим концом на стол и раскрутите;

— наблюдайте за вращением вашего «волчка».

Примечание. Если палочка проходит не через центр шарика или если он не круглый, волчок будет крутиться плохо.

Итоги. При вращении пластилинового шарика конец палочки совершает круговые движения.

Почему? Как только ось вращения шарика отклонилась от вертикального положения (из-за неправильности формы или по другим причинам), она сама начинает описывать круги под действием веса шарика. Так же, как и наш пластилиновый шарик, Земля не идеальный шар, она сплюснута у полюсов, а ее ось при движении Земли вокруг Солнца всегда остается наклоненной. Поэтому ось Земли тоже описывает круги. Такое движение оси называется прецессией. Но если палочка успевает совершить несколько круговых движений, пока крутится наш шарик, то земная ось совершает один оборот по кругу за 26 тысяч лет.

Литосфера

3. Разрыв вдоль по слою

Цель эксперимента: показать, что некоторые вещества имеют слоистую структуру.

Материалы: бумажные полотенца.

Процесс:

— попробуйте разорвать бумажное полотенце сверху вниз;

— другое полотенце попробуйте разорвать с боковой стороны.

Итоги. В первом случае бумага рвется легко, а во втором — линия разрыва получается неровной.

Почему? Бумажные полотенца изготовляют на проволочной решетке, из-за чего бумажные волокна приобретают продольную направленность. Когда мы рвем бумагу, первым делом рвутся наименее прочные участки. Продольные следы от проволочной решетки на бумаге тоньше, чем соседние участки, и поэтому бумага рвется вдоль по этим следам. Таким же образом ведут себя и минералы, например алмаз. Минералы легко раскалываются вдоль линии, по которой выстроены молекулы, но разламываются на бесформенные куски, если пытаться расколоть их поперек.

4. Образование складок

Цель эксперимента: показать, как силы сжатия воздействуют на движение коры.

Материалы: четыре бумажных полотенца, стакан воды.

Процесс:

— сложите полотенца стопкой на столе;

— сложите стопку пополам;

— намочите полотенца;

— положите руки ладонями по краям полотенец;

— сдвигайте ладони вместе с ними.

Итоги. На бумажной поверхности видны многочисленные складки.

Почему? Вы руками сдвигаете полотенца к центру. Чтобы поместиться на уменьшающемся пространстве, бумага деформируется, образуя складки. Когда различные силы воздействуют на земную кору с противоположных сторон, сжимаемый участок меняет форму, и на нем образуются складки.

5. Устойчивость земной коры

Цель эксперимента: показать действие сил, деформирующих земную кору.

Материалы: газетный лист.

Процесс:

— сложите лист пополам;

— складывайте лист столько раз, сколько сможете.

Итоги. Сгибать лист пополам с каждым разом становится все труднее. Вряд ли вы сможете сложить лист больше 6—7 раз.

Почему? Складывая лист пополам, мы делаем его вдвое толще. Сложив лист бумаги семь раз, мы получаем 128 слоев бумаги. Земная кора ведет себя подобным же образом. Чтобы смять ровные, параллельные слои, нужно воздействие небольшой силы, тогда как для сминания слоев, уже смятых в складки, требуются огромные силы.

6. Метаморфизм

Цель эксперимента: показать, как образуются метаморфические горные породы.

Материалы: два десятка спичек, книга.

Процесс:

— надломите каждую спичку два-три раза в разных направлениях так, чтобы спичка не лежала на столе плоско;

— высыпьте спички кучкой на стол;

— положите на них книгу и прижмите к столу;

— уберите книгу.

Итоги. Спички лежат на столе, образуя тонкий плоский слой.

Почему? Спички расположились в плоскости стола под давлением книги. В природе различные горные породы сдавливаются под тяжестью вышележащих горных пород и образуют подобие слоев, хотя первоначально слоистыми не были. Измененные под давлением (и обычно при высокой температуре) породы называются метаморфическими.

7. Извержение вулканов

Цель эксперимента: изобразить извержение вулкана.

Материалы: бутылка из-под газировки, глубокий противень, земля, питьевая сода, 250 мл уксуса, красный краситель.

Процесс:

— поставьте бутылку на противень;

— со всех сторон засыпьте бутылку землей, чтобы получилась горка; не закрывайте бутылочное отверстие и постарайтесь, чтобы земля не попала в бутылку;

— насыпьте в бутылку соду;

— окрасьте уксус в красный цвет и залейте его в бутылку.

Итоги. Из бутылки выходит красная пена и стекает по земляному холмику.

Почему? Сода реагирует с уксусом, в результате чего получается углекислый газ. Газ имеет достаточно высокое давление, чтобы вытеснить из бутылки жидкость. Пена возникает от смешения газа с жидкостью.

8. Образование месторождения соли

Цель эксперимента: узнать, как образуются месторождения соли.

Материалы: стеклянная миска емкостью около двух литров, мерный стакан или обычный стакан (250 мл), столовая ложка, соль.

Процесс:

— налейте в миску стакан воды и растворите в ней четыре ложки соли;

— оставьте открытую миску в укромном месте, где ее никто не будет трогать, пока вода не испарится (на это может уйти 3—4 недели).

Итоги. На дне миски видны кристаллы кубической формы, а на стенках — белый налет, напоминающий иней.

Почему? Как полагают, месторождения соли образовались на месте мелких водоемов, расположенных поблизости от моря, откуда поступала соленая вода. Вода в них испарилась, и на дне, как и в миске, отложились кристаллы соли. Похожий на иней солевой осадок по краям образовался за счет быстрого испарения соленой воды, смачивающей края миски. Из-за высокой скорости испарения молекулы соли не успевают образовать кристаллики, и беспорядочное осаждение соли приводит лишь к появлению белого порошка, похожего на иней.

Атмосфера

9. Объем воздуха

Цель эксперимента: показать, что воздух занимает место.

Материалы: двухлитровая миска (лучше прозрачная), пробка (натуральная), прозрачный стакан.

Процесс:

— налейте полмиски воды;

— бросьте в воду пробку;

— накройте плавающую пробку стаканом;

— погрузите стакан глубоко в воду.

Итоги. Участок поверхности воды, на котором плавает пробка, погружается вместе со стаканом.

Почему? Находящийся в стакане воздух не дает воде заполнить стакан, и поэтому вода вместе с плавающей пробкой опускается

10. Давление воздуха

Цель эксперимента: показать, что существует давление воздуха.

Материалы: длинная линейка, стол, газетный лист.

Процесс:

— положите линейку на край стола так, чтобы половина ее свисала со стола;

— четыре раза сложите газетный лист;

— положите сложенную газету на находящийся на столе конец линейки;

— пальцем стукните по свисающему концу линейки;

— посмотрите, как ведет себя линейка и накрывающая ее конец газета;

— разверните газетный лист и накройте им лежащую на столе часть линейки;

— посмотрите, что случится с линейкой и газетой.

Итоги. Развернутую газету труднее поднять, чем свернутую, она может даже порваться, но поднимется лишь немного.

Почему? Вес свернутого и развернутого листа один и тот же, но развернутому листу мешает подняться давление воздуха. Воздух прижимает газету к столу. Этот воздушный столб давит на все предметы. Чем больше их площадь, тем большее давление они испытывают. Когда мы развернули лист, то его площадь увеличилась в 16 раз, и во столько же раз возросло давление воздушного столба.

Ландшафт

11. Защитная роль растений

Цель эксперимента: продемонстрировать, как вода стекает с гор, покрытых растительностью, и с каменистых гор.

Материалы: три противня, стол, пластилин, линейка, два стакана земли, небольшая миска, наполненная листьями, травой и веточками, стакан.

Процесс:

— поставьте противень на стол;

— с помощью пластилина закрепите два других противня таким образом, чтобы одним краем они находились в первом противне, а другой был приподнят над столом на 5 см;

— насыпьте по стакану земли на верхнюю часть двух противней;

— поверх земли на одном из противней насыпьте листьев, травы и веток;

— наклонив стакан над противнем, где находится насыпанная ранее земля, постепенно выливайте на нее воду с высоты 15 см;

— сделайте то же самое на другом противне, где земля покрыта веточками и травой, и сравните, сколько земли было смыто вниз на том и на другом противне.

Итоги. Гораздо больше земли было смыто там, где почва не была ничем покрыта.

Почему? Обнаженная земля легко смывается и уносится водой вниз. В природе земля обычно покрыта слоем травы, листьев и веточек. Такое покрывало предохраняет почву от размывания и вбирает в себя воду, которая в иных условиях могла бы смывать землю. Растения обеспечивают почве защиту. Процесс смывания почвы водой называется эрозией.