«Осуществление межпредметных связей в системе профильного обучения» (стр. 36 )

Окислительно-восстановительные реакции во время электроли­за также происходят с учетом законов сохранения электрического заряда и массы вещества. С помощью этих законов можно объяс­нить формулу закона Фарадея   где q-заряд, про­шедший через раствор, М - молярная масса вещества, n -  ва­лентность атома, F - постоянная Фарадея.

Согласно закону сохранения электрического заряда через электролитическую ванну за время t прошел такой же заряд, как и через провод, соединяющий ее с источником тока, поэтому заряд можно определить по формуле q = It, измерив силу тока амперметром. Постоянную Фарадея можно выразить следующим образом:

                               

где qn - заряд иона, NA — постоянная Авогадро, n — валентность элемента.

Подставив постоянную Фарадея в формулу закона Фарадея, получим:

                                       ,

где - масса одного атома, - число ионов, прошедших через раствор электролита за время электролиза и превративших­ся на электродах в нейтральные атомы. Таким образом, масса ве­щества, которое выделяется на одном из электродов при электроли­зе, определяется числом ионов, прошедших через электролит, и равна массе атомов, выделяющихся на электроде. При рассужде­ниях мы исходили из законов сохранения электрического заряда и массы вещества: заряд каждого иона при прохождении тока через раствор электролита остался неизменным и масса атомов при раз­личных реакциях, которые происходят в растворах электролитов, также не меняется.

Число электронов, которые перешли на анод от ионов хлора, равно числу электронов, которые забрали ионы натрия от катода. Из нейтрального вещества снова образовались нейтральные ве­щества.

Почему надо чистить зубы? Зубы покрыты эмалью - самой твердой тканью человеческого тела; по твердости она приближает­ся к кварцу. На 93% эмаль состоит из неорганического вещества апатита Са5(РО4)3ОН. В кристаллическую решетку этого вещест­ва могут проникать посторонние ионы, оно не кислотоупорно. И хо­тя мы не употребляем с пищей сильных кислот, но если не выпол­нять правила гигиены ротовой полости, на зубах появляется кисло­та,

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

которая и разъедает эмаль. Кислота вырабатывается микро­организмами, для них ротовая полость - «настоящий рай». Здесь тепло, влажно и много пищи. На неухоженных зубах появляются бактериальные наросты - кариозные бляшки. Они и начинают свою разрушительную работу. Микроорганизмы составляют более половины зубного налета, в одном его грамме находится около 300 млрд. живых существ - бактерий, микроскопических грибков, амеб. Под действием бактерий сахар, попадающий в ротовую полость, сбраживается и превращается в кислоту, после чего начинается разрушение зуба.

Ионы водорода, которые появляются в слюне вследствие дис­социации кислот, вытесняют из молекулы апатита ионы кальция, в результате чего эмаль растворяется.

Са5(РО4)3ОН + Н+  Ca2+ + + Н2O

Чтобы увидеть, каково соотношение между разрушающей кисло­той и эмалью, следует в этом уравнении расставить коэффициенты. Учитываем, что при любых перераспределениях ионов в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов должна оставаться по­стоянной. Знак равенства в уравнении можно поставить в том случае, если заряд ионов водорода, заместивших ионы кальция в Са5(РО4)3ОН, будет равен алгебраической сумме зарядов ионов  Ca2+и  , образовавшихся после реакции:

Са5(РО4)3ОН + 4H+ = 5Ca2+ + + H2O;

                               

+4 = (+10) + (-6);  +4 = +4

Алгебраическая сумма электрических зарядов в растворе, окру­жающем зуб, до и после реакции остается одной и той же: в нем уменьшилось число ионов водорода, но увеличилось число ионов кальция. С точки зрения закона сохранения электрического заряда все осталось по-прежнему, но с точки зрения человека, страдаю­щего кариесом, произошли существенные изменения: ведь кислота, содержащаяся в слюне, частично растворила эмаль (соотноше­ние 4:1): на зубе появились белые пятнышки. Но не все еще поте­ряно: если бляшки регулярно удалять зубной щеткой и не «кор­мить» бактерии сладостями, вымытые из эмали ионы кальция Ca2+  и снова будут проникать в кристаллическую решетку эмали зуба:

Ca2+  +  + Н2O  Са5(РО4)3ОН + Н+

Если бляшки не удалять, то бактерии проникнут под эмаль, где находится дентин - менее твердое вещество, чем эмаль, и менее сопротивляющееся действию кислот.

Можно сказать, что все превращения в микромире происходят с учетом закона сохранения электрического заряда. Известный ученый Альберт Сент-Дьердьи, автор книг «Биоэнерге­тика» и «Биоэлектроника», говорит, что удивительно тонкие биохимические реакции, по всей вероятности, представляют собой реакции очень мелких, лабильных частиц, каковыми являются электроны. Например, реакции фотосинтеза. Посмотрите, сколько вокруг зелени, сколько

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

электронов покидают молекулы хлорофилла в этот миг, получив квант света! Что было бы, если бы некоторые из них «потерялись»? Молекулы хлорофилла выключи­лись бы из «работы». Но такого не случается, так как действует закон сохранения электрического заряда. Молекула хлорофилла, потеряв электрон, приобретает положительный электрический заряд, иначе говоря, в ней есть место для электрона, называемое в физике дыркой. Долго оно не остается вакантным. Его занимает электрон иона гидроксила, образовавшегося при диссоциации молекулы воды, и молекула хлорофилла снова готова принять следующий квант. Покинувший ее электрон и ион водорода, образовавшийся вместе с ионом гидроксила при диссоциации молекулы воды, попадают в ферментную систему, где происходят реакции фотосинтеза. Ни один электрический заряд из бесчислен­ного множества участвующих в биохимических реакциях зарядов не пропадает.

Как применить закон сохранения электрического заряда к объяснению законов последовательного и параллельного соеди­нения проводников? Как применить закон сохранения электрического заряда к объяснению реакций между ионитами? Какова роль источника электрического тока? Образуются ли в нем электрические заряды? Примените закон сохранения электрического заряда при решении задачи: «Почему два проводника с токами одинакового направления притягиваются, а два параллельных электронных пучка отталкиваются?» Смешайте сульфат калия (20г) и сульфат натрия (8г). Полученную смесь растворите в горячей воде и наблюдайте за охлаждающимся раствором в темноте. При выпадении кристаллов возникают искры. После понижения температуры до 40 - 50°С кристаллов станет больше и искры будут ярче. Почему возникают искры?

Практические и лабораторные занятия

Методические указания для проведения практических занятий

Целью проведения практических занятий является оказание помощи в освоении теоретического материала и приобретении определенных навыков в организации самостоятельной работы учащихся, подборе и подготовке дидактического материала, раздаточного материала по отдельным разделам и темам курса физики.

Тема 1. Основные понятия педагогической технологии, технологии обучения 

Цель: разъяснить основные понятия, используемые  при изучении технологий обучения.

Тема 2. Виды образовательных технологий обучения, их характеристика

Цель: определить виды образовательных технологий, рассмотреть сравнительную характеристику их.

Тема 3. Современные технические средства обучения физике, особенности их применения

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

Цель: обсудить особенности использования технические средства обучения физике в условиях работы в школе, колледже

Тема 4. Развитие практических навыков с использованием кейс-метода

Цель: разъяснить суть метода, рассмотреть примеры практического применения

Тема 5. Образовательный ресурс метода проектов

Цель: обсудить возможные темы проектов и методику внедрения метода в учебный процесс

Тема 6. Возможности активного метода обучения в процессе решения образовательных задач

Цель: предложить конкретные примеры использования активного метода обучения в процессе решения образовательных задач

Тема 7. Организация исследовательской деятельности  в процессе обучения физике

Цель: обсудить возможную тематику и формы организации исследовательской деятельности  в процессе обучения физике

Тема8. Метод аналогии и моделирования в обучении физике

Цель: рассмотреть целесообразность применения метода аналогии и моделирования в обучении физике, его преимущества

Тема 9. Основные принципы дифференциации обучения

Цель: сформулировать принципы дифференции обучения, целесообразность использования этого метода 

Тема10. Принципы и особенности групповой формы обучения

Цель: обсудить примеры организации групповой работы, выделить положительные стороны и недостатки

Тема 11. Задачи,  цели, особенности  личностно-ориентированной технологии обучения

Цель: обсудить варианты реализации личностно-ориентированной технологии обучения

Тема12. Применение принципа проблемности в обучении физике

Цель: на конкретных примерах рассмотреть применение принципа проблемности

Тема13. Методы внедрения инновационных технологий в процесс обучения

Цель: составить и обсудить вариант задания по физике с использованием компьютерных программ

Тема14. Технология проблемного обучения физике

Цель: обсудить целесообразность применения проблемного метода в обучении на конкретных примерах

Тема 15. Роль и место информационных технологий в обучении физике

Цель: рассмотреть примеры применения информационных технологий в обучении физике

Лабораторные занятия:

Тема: Разработка плана работы, схемы и конструкции установки, демонстрирующей превращения энергии магнитного поля - 4ч.

Цель: провести анализ предложенного плана работы, обсудить возможную конструкцию установки с последующей сборкой модели

Тема:  Разработка плана работы, схемы и конструкции установки, демонстрирующей действие магнитного поля - 4ч.

Цель: обсудить примеры действия сил со стороны магнитного поля, сборки действующей модели установки, изготовить и проверить действие

Тема: Разработка плана работы, схемы и конструкции установки, моделирующей ускоритель частиц  -4ч.

Цель: разработать схему модели, ее конструкцию. Изготовить и испытать действие

Тема: Разработка примеров практического применения информационных технологий в обучении физике -3ч.

Цель: подготовить и обсудить предложенные примеры применения информационных технологий в обучении физике

4.Самостоятельная работа обучающегося

При подготовке к СРОП, СРО рекомендуется предварительно изучить вопрос, используя учебную и методическую литературу по дисциплине. Составить краткий конспект прочитанного, отметив вопросы, вызывающие сомнение, либо не до конца понятые при изучении теоретического материала.

Подготовить реферат по теме:

4.1 Современные средства обучения физике

4.2 Особенности технологии метода проектов

4.3 Использование интернет в школьном образовании

4.4 Информационные технологии обучения, примеры их практического применения

4.5 Конструкторская работа в процессе обучения физике (изготовление демонстрационного прибора, составление его описания)