Цель мероприятия:
Расширить кругозор учащихся по теме “Оптика”, повысить интерес к изучению физики. Творчески подойти к раскрытию темы и увлечь ею других, воспитание любви к животным.
Задачи
1. Обнаружить известные физические явления, объекты и закономерности в поведении кошки, и тем самым углубить, расширить и упрочить свои знания по физике.
2. Показать умение работать с научно-популярной литературой, выделять новое и главное, сравнивать, готовить сообщения.
“ Мой кот, как радиоприёмник, зелёным глазом ловит мир”
План урока
- Механика в жизни кошки.
- Тепловые явления в Кошкиной судьбе.
- Электричество и кошка.
- Как видит кошка.
- Существо с шестым чувством.
- Кошка в искусстве.
- Случай с моей кошкой, рисунки, стихи, фотографии своих питомцев.
Этот вечер проводится после изучения темы “Оптика”. Класс делится на группы, каждая из которых за две недели до вечера получает задание, содержащее один вопрос из внесённых в программу; по этим вопросам и готовятся сообщения. Указывается рекомендуемая литература. Выбираем жюри, которое будет оценивать выступления по 10-бальной шкале.
В каждой группе выбирается консультант, который делит тему на подтемы, распределяет работу, руководит оформлением докладов, подбором опытов и наглядных пособий.
Оборудование: плакат “Как падает кошка”, электрофорную машину, можно принести и виновницу торжества – настоящую кошку.
На доске плакат с фотографиями кошек, тема вечера и эпиграф.
Вступительное слово: Физика – наука о природе. Мы, как и “братья наши меньшие” - домашние животные, частицы этой природы, следовательно, все законы физической науки должны найти и в нас, и в них своё проявление. На нашем вечере присутствует знатная гостья – очаровательная киска… Грациозное, во многом загадочное и многими любимое домашнее животное.
И так, немного истории: (сообщения первой группы учащихся), которые расскажут о походке, беге, прыжках с точки зрения физики; о положении кошки при падении; о простых механизмах в анатомии кошки; о том, что такое мурлыканье и как кошка добивается обтекаемости своего тела; о некоторых механических параметрах кошки, например производимом ею давлении на пол, массе животного, высоте его прыжка…
- Механика в жизни кошки
Ни одно животное ставшее домашним, не претерпевало столь малых изменений внешнего облика, как кошка. Её тело, представляет собой высочайшее анатомическое достижение природы: оно приспособлено и по конструкции, и по “манере” движения к тому образу жизни, который ведёт кошка.
“Кошачья походка”: Кошка ходит на “цыпочках”. Основания лап у неё круглые, и след она оставляет округлый. На бегу, она втягивает когти и ступает на толстые мягкие подушечки пальцев. При беге кошка использует раскачивающуюся иноходь: она делает шаг попеременно то обеими правыми, то обеими левыми лапами. Ходьбу и бег кошки можно рассматривать как колебательное движение, в процессе которого то нарушается, то восстанавливается равновесие тела. Движения кошки легки, грациозны, быстры. Кошка двигается, отталкиваясь от опоры. При этом внешние силы – силы тяжести, сила трения, сопротивление среды, вступают “во взаимодействие” с внутренними силами организма (напряжение мышц). Движение происходит благодаря совместной деятельности всех мышц и силе трения покоя. При беге животного возникает особый ритм: каждый очередной мах конечностей состоит из чередующихся ускорений и замедлений. Установлено, что только 1/5 часть из 40 мышц лапы кошки работает на передвижение, другие же остаются в покое как бы про запас, на случай чрезвычайных перегрузок.
Кошка при беге может развивать скорость до 50 км / ч.
При прыжке же, кошка старается преодолеть большое расстояние, её спина как бы расширяется, что позволяет ей планировать; кошка напоминает при этом мелкий парашют. При прыжке все мышцы ведут себя как сложная система амортизаторов; при приземлении они включаются не одновременно, а поочерёдно, одна за другой до тех пор, пока не поглотят всю энергию прыжка полностью.
Кошка в падении.
Перед полётами в космос учёные искали способы специальной ориентировки космонавтов в пространстве, лишённом действия силы тяжести. Их волновал вопрос, как космонавт будет двигаться внутри и вне корабля? Кошка обладает удивительными способностями: из какого бы положения падение не началось – приземляется она на все четыре лапы. Поражает виртуозная способность кошки переворачиваться в воздухе вокруг собственной оси; объясняется она прекрасными функциональными способностями её хребта, который легко и сильно сгибается и растягивается – кошка прекрасно управляет его деформациями.
То, что падающая кошка корректирует положение тела с помощью хвоста – в этом не было открытия; однако теперь были получены количественные характеристики. Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении; так продолжается до тех пор, пока органы равновесия кошки не отметят, что её голова заняла правильное положение относительно поля тяготения.
Затем происходит выравнивание тела животного относительно его продольной оси Концом вращений кошки является сведение лап, при этом она выгибает спину, хвост играет роль амортизатора.
Когда была изучена техника приземления кошки, эту технику постарались приспособить для человека. Поскольку природа не наделила его хвостом, космонавту были предложены соответствующие движения ног.
Падение кошки подчиняется закону сохранения момента количества движения.
“Простые механизмы в анатомии кошки”
В скелете этого животного можно найти кости-рычаги; это череп, челюсть, лапы. Есть и такой простой механизм, как клин: это острые зубы, когти. С их помощью кошка может создать очень большие давления, что служит хорошей защитой и помогает нападению: ведь своими когтями и зубами она буквально может вспороть кожу противника. Ещё один клин – бугорки на языке. Шершавый с бугорками язык кошки действует, как щётка: поэтому кошка ловко чистит им шерсть, удаляя пыль, остатки грязи.
“ Что такое мурлыканье?” Это чередование двух звуковых импульсов, которые производятся при вдохе и выдохе. Тогда голосовые связки колеблются в потоке вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. При этом мускулатура гортани сокращается.
Форма тела кошки с точки зрения обтекаемости. Так как кошка перемещается быстро, природа создала её такой, чтобы при беге и прыжках она испытывала наименьшее сопротивление воздуха. По данной причине волоски, образующие “мех” у кошки, расположены по правилам правильного обтекания: волоски укладываются назад и друг на друга, образуя гладкую поверхность; кроме того - это помогает ей не намокать и легко пролезать в узкие проходы, быстро двигаться в траве, в густом кустарнике.
Скорость кошки – до 50км./ч.
Высота прыжка – до 3м.
Длина прыжка – может превышать в 15 раз длину тела.
Если есть кошка, то можно измерить давление, производимое кошкой на пол.
Найдём массу кошки с помощью весов, вычислим её вес и измерим площадь одной лапы (миллиметровка).
2. “Тепловые явления в Кошкиной судьбе”
Температура тела кошки. В нормальном состоянии она колеблется в пределах
38 – 39,50 С, у котят – более высокая. Температура тела зависит от физической и психической активности кошки. Частота дыхания в среднем
20 – 30 дыхательных движений в минуту. При повышении температуры окружающей среды или сильном возбуждении, кошки начинают дышать с открытым ртом, что способствует увеличению теплообмена.
Теплообмен. В обычных ситуациях теплорегуляционную функцию выполняет явление теплообмена между телом кошки и окружающей средой.
Теплорегуляцию обеспечивают также немногочисленные потовые железы кошки, находящиеся на кожистых концах лапок. При испарении жидкости с поверхности тела температура его понижается и тем сильнее, чем активнее идёт процесс испарения. Происходит это потому, что для отрыва молекул жидкости, т.е. разрыва межмолекулярных и межатомных связей и перевода жидкости в газообразное состояние, требуется энергия; берётся она у самого тела, с поверхности которого идёт испарение. На теле кошки и её голове потовых желёз нет, поэтому кошку не могут заметить по запаху. Потеют у неё концы лапок, но при этом лапки прижимаются к земле, и, следовательно, добыча преждевременно не испугается подкрадывающейся кошки и не учует её запаха.
Большую роль играет шерсть кошки, её волосяной покров. Когда холодно шерсть мышечным усилием “поднимается дыбом” меду волосинками скапливается больше воздуха, чем обычно, а воздух плохой проводник тепла, помогает этому и подшерсток., создавая плотную воздушную оболочку вокруг туловища.
Когда холодно, кошка свертывается в клубок, чтобы сохранить тепло, так как меньше свободная поверхность тела, поэтому меньше теплообмен, меньше охлаждение, Чем теплее в комнате, тем больше распрямляется тело кошки, пока не вытянется в прямую линию
Кошка в сильный мороз может ходить по снегу, не обмораживая лап, так как на подушечках лап есть тонкий слой, обладающий плохой теплопроводностью, он то и держит большой перепад температур.
5. “Электричество и кошки”
Когда гладят кошку по шерсти, то в сухую погоду или в сухом помещении шерсть от трения быстро электризуется. Если гладить долго и энергично, то может произойти сильная электризация: на поверхности скопиться большой заряд, и как следствие возникнет – искра. Кошка не всегда любит, когда её гладят: в сухую погоду её шерсть так сильно электризуется, что возникает достаточно сильное электрическое поле; проскакивающие искорки вызывают у кошки неприятные ощущения.
Демонстрации:
а) возникновение электрического поля и электрической искры с помощью электрофорной машины (заряд появляется вследствие трения щёточек, возникающего при вращении рукоятки машины, о её пластмассовые диски);
б) способ обнаружения электрического поля с помощью неоновой лампы.
в) если позволит кошка можно обнаружить её электрическое поле.
Кошка может выдержать гораздо большее напряжение, чем человек. И именно благодаря кошке удалось выяснить, какую большую роль в ослаблении электрического действия поля на живой организм играет фактор внимания. (Для горения электрической лампы в 15Вт надо было бы одновременно гладить 1,5 млрд. кошек!)
6. “Как видит кошка”
(Используется таблица “глаз и зрение”.)
Устройство глаза кошки похоже на строение глаза человека. Но зрачок у кошки не круглый, а вертикально-овальный, вытянутый сверху вниз, щелевидный.
Природа сделала его таким, чтобы кошка обладала острым зрением, была способна видеть в полумраке, и яркий свет не ослеплял бы животное. Величина зрачка тоже, как у человека, может меняться от освещения. Глаз кошки, как и человеческий глаз, способен к аккомодации – приспособлению к ясному видению предметов, находящихся от него на различных расстояниях, путём изменения преломляющих свойств его оптической среды, сосредоточенной в хрусталике.
Глаза – важнейший “инструмент” кошки: ведь в своей жизни она полагается в основном на зрение, в то время как у большинства млекопитающих решающую роль в опознании, поиске пищи и предупреждении об опасности играет обоняние. В связи с такой ответственной функцией зрения глаза кошки велики по сравнению с размерами её черепа; они расположены так, что поле зрения обоих глаз накладывается одно на другое в отличие от других животных, у которых Ее глаза могут приспосабливаться к источникам света различной яркости. При ярком освещении ее зрачки похожи на узкие щелочки. В темноте они становятся широкими, почти во весь глаз. Это не означает, что кошка может видеть в абсолютной темноте, просто ей нужно намного меньше света, чем остальным животным. Глаза кошек выпуклые, что позволяет собирать световые лучи с более широкого пространства. Когда ее глаза отражают весь этот свет, они как будто светятся, глаза расположены так, что регистрируют два разных изображения). Угол зрения кошки каждого глаза 2050; это помогает ей точно оценивать расстояние, форму и взаимное расположение предметов в пространстве. Кошка, как и человек, обладает бинокулярным зрением.
У кошки в отличие от человека есть третье веко, известное под названием мигательная перепонка. Оно уменьшает интенсивность очень яркого света и немного предохраняет глаза от травм.
Ее глаза могут приспосабливаться к источникам света различной яркости. При ярком освещении ее зрачки похожи на узкие щелочки. В темноте они становятся широкими, почти во весь глаз. Это не означает, что кошка может видеть в абсолютной темноте, просто ей нужно намного меньше света, чем остальным животным. Глаза кошек выпуклые, что позволяет собирать световые лучи с более широкого пространства. Когда ее глаза отражают весь этот свет, они как будто светятся.
Глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Светящиеся в темноте глаза кошек нанесли большой ущерб репутации этих животных. На протяжении веков черные кошки считались спутниками ведьм, а убеждение, что глаза кошек светятся сами, дожило до наших дней.
Однако простой опыт убеждает в обратном. Если посадить кошку в комнату без окон, то в полной темноте ее глаза светиться не будут. Сияние кошачьих глаз объясняется просто - они отражают свет исключительно от внешнего источника. Секрет же свечения глаза - в тонком отражающем слое, состоящем из прозрачных клеток.
Когда луч света через роговицу и хрусталик достигает светочувствительной сетчатки, он поглощается не целиком. Часть света достигает внутренней сосудистой оболочки. У животных со светящимися глазами этот свет отражается прозрачными клетками назад, пронизывает сетчатку, увеличивая светочувствительность глаза, и узким пучком излучается наружу, что, собственно, и позволяет животному ночью видеть гораздо лучше.
Причем свечение глаз, проявляющееся как у кошек, так и у других животных, ведущих ночной образ жизни, свойственно любому глазу. Его можно наблюдать и у человека, если осветить глаз ярким источником света. Подобный эффект наблюдается при использовании лампы-вспышки. Вот почему на цветных снимках у людей иногда глаза сияют зловещим красным светом.
7. “Шестое чувство кошек”
С незапамятных времен люди стали рассказывать об удивительной способности кошек предчувствовать стихийные бедствия или перемену погоды. Чаще всего речь идет о необычном поведении кошек перед бурями, штормами, извержениями вулканов, землетрясениями и даже перед такими, куда менее естественными, событиями, как воздушные налеты авиации. (Во время Второй мировой войны многие владельцы кошек убедились, что они являются обладателями надежной системы раннего предупреждения, их кошки начинали беспокоиться раньше, чем начинали выть сирены.) Часто рассказывают и о том, как мама-кошка заранее перетаскивает своих котят в безопасное место из той части дома, которая позднее оказывается разрушенной наводнением, оползнем или лавой. Много сообщений о таких случаях поведения кошек было перед калифорнийским землетрясением 1979 года, и в Америке к ним отнеслись настолько серьезно, что ученые-сейсмологи начали изучать поведение 200 видов животных. В этом им помогают 10 тысяч добровольцев-наблюдателей. Если наблюдатель замечает в поведении животного что-то необычное, он должен позвонить по горячей линии специалистам по землетрясениям. Такое же исследование провели в Китае, и в 1975 году наблюдения за поведением кошек и других животных позволили эвакуировать жителей одного города за сутки до начала страшного, разрушительного землетрясения. Разумеется, кошки к тому времени уже укрылись в безопасные места. И нужно смотреть правде в глаза, если вы живете в сейсмоопасном регионе, то любые прогнозы должны быть приняты с благодарностью безусловно.
Существует множество теорий, пытающихся объяснить, каким образом кошки заранее узнают о подобных событиях. Во время грозы между небом и землей происходят электрические разряды, возникают электромагнитные волны, которые распространяются в атмосфере на сотни тысяч миль. Воздух электризуется, насыщается положительными ионами, а они, как полагают ученые, могут воздействовать на концентрацию некоторых химических веществ в мозге. В результате некоторые люди перед грозой страдают от головных болей. Кошки, скорее всего, во много раз чувствительнее к этим ионам, а изменения в мозгу могут автоматически влиять на их настроение и поведение. Возможно также, они используют способность с помощью якобсонова органа распознавать молекулы веществ, растворенных в воздухе в самых малых концентрациях, и предвидеть наступление более значительных изменений, например, когда начинает куриться вулкан, выделяя газы в атмосферу, но еще не подает явных признаков извержения. Говорят, что некоторые кошки трут уши перед сильным дождем — так они, возможно, реагируют на изменение давления, раздражающее их чувствительное внутреннее ухо.
Чувствительность кошачьих лапок тоже может служить объяснением: не исключено, что они способны чувствовать даже самые слабые колебания почвы, предшествующие землетрясению. Если принять во внимание, насколько чутко кошки реагируют на вибрации, их способность слышать ультразвук и распознавать изменения магнитного поля, то первые признаки землетрясения могут быть настолько же явными для них, как для нас звук воздушной тревоги. Они начинают четко различать эти признаки за много часов до того, как спохватятся люди - существа неизмеримо менее чуткие.
Предчувствию землетрясений и других физических явлений можно дать объяснение средствами современной науки. Но как объяснить другие проявления "шестого чувства" у кошек? Есть много свидетельств того, что кошки как-то "узнают" о возвращении хозяев после долгого отсутствия, хотя внешне на это ничто не указывает. А сколько историй, иногда подтвержденных документально или просто похожих на сказки, повествуют о том, как забытые на пикниках кошки добираются домой, преодолевая сотни миль, или как после переезда издалека возвращаются в прежний дом. Может, кошки наделены незаурядными навигаторскими способностями благодаря врожденной магнитной чувствительности, которая позволяет им находить дом с такой же легкостью, как это удается почтовым голубям? К тому же поразительно точные "внутренние часы" помогают кошкам каждый день в одно и то же время "встречать" детей из школы, а по вечерам в урочный час трусить на кухню и усаживаться у своей миски.
Есть и еще более удивительные истории о кошках, проделавших в поисках хозяев длинный путь до мест, в которых никогда прежде не бывали. Вот один такой сюжет — о коте, чьим хозяевам пришлось переехать аж за 200 миль. В день отъезда кот куда-то исчез, но спустя некоторое время объявился уже на новом месте! Как кошки могут вообще угадать, в каком направлении двигаться, не говоря о том, чтобы найти конкретный дом в такой дали — тайна, покрытая мраком. А эта история просто уникальна. Есть и другие свидетельства подобных путешествий, хотя и не таких дальних. Они доказывают, мы далеко не все еще знаем о том, что на способны кошки — по крайней мере, некоторые из них.
А теперь вспомним старинные приметы, пословицы, поговорки, случаи со своей кошкой, сказки, написанные ребятами, стихи о кошках.
(Оформили заранее стенд о своих питомцах с фотографиями.)
По каждой теме учащиеся делают сообщения, презентации и делятся своими наблюдениями и объясняют с точки зрения физики поведение кошки. Читают стихи о кошках, пословицы, приметы, поговорки.