«Технология проведения демонстрационного опыта для использования на уроках «Химии» и «Географии»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение города Набережные Челны «Средняя общеобразовательная школа №35 с углубленным изучением отдельных предметов»

 

Исследовательская работа

Направление: Экология, окружающий мир, география

Тема исследования: «Технология проведения демонстрационного опыта для использования на уроках «Химии» и «Географии»

Новикова Мария Павловна,

учитель географии

 

Набережные Челны
2021г.

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...3-4

I. Теоретическая часть …………………………………………………......5
1.1. Понятие «Вулкан», строение и образование вулканов………………5-7
1.2. Классификация вулканов, Какую угрозу таит в себе вулкан?................8
1.3. Защита населения. Что полезного даёт вулкан человеку?....................11

II. Практическая часть……………………………………………………16
2.1. Разработка технологии демонстрационного опыта для использования на уроках «Химии» и «Географии»………………………………………...16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….19

Литература……………………………………………………………………20
Приложения                                                                                                      21    

 

 

 

 

 

Введение

Существует много чудес на Земле. Многие природные явления загадочны, и очень интересны, и необычны. Однажды по телевидению, в новостях я услышал об извержении вулкана. Мне стало интересно это явление природы. Я решил более подробно узнать об удивительном и одновременно страшном природном явлении, поражающем воображение человека - вулкан.
Актуальность темы состоит в том, что - Всем известно, что вулканические процессы, образование вулкана,  понять и представить учащимся очень сложно.  Следовательно, появилась идея изучения:
⦁    Явления - «Вулкан»
⦁     Изучение последствий извержения вулканов и возможности использования продуктов жизнедеятельности
Цели:
1. Разработать технологию демонстрационного опыта для использования на уроках «Химии» и «Географии» на основе изучения природных явлений вулканов, выявить факторы, способные вулканизации
2. Изучить и описать возможные химические  компоненты дающие энергию при создании определенных условий
3. Апробировать эксперименты взаимодействия компонентов, составить технологическую карту демонстрационного опыта
Задачи:
⦁    Познакомиться с природным явлением вулканом;
⦁    Изучить внутреннее строение вулкана;
⦁    Выяснить причины извержения вулканов
⦁    Узнать, где на Земле есть вулканы, название вулканов, в каких странах они находятся,
⦁    Выяснить какое значение имеют вулканы для человека;
⦁    Познакомится с самым древним и самым молодым вулканов
⦁    Проведение экспериментального опыта
Методы, которые я использовала:
- анализ литературы;
- изучение различных источников;
- работа с фотоматериалами и документами;
- наблюдение и сравнение;
- консультация с руководителем
- проведение экспериментального опыта

I. Теоретическая часть
⦁     Понятие «Вулкан»
Вулканизм - грозное, нерегулируемое явление природы - веками интересовал человечество. 
Вулкан (от лат. vulcanus — огонь, пламя), геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и
обломки горных пород.
Наука, изучающая вулканы называется вулканология, геоморфология.
Слово «вулкан» происходит от имени бога Огня и кузнечного дела Вулкана из древнеримских мифов. Этот бог жил под землей. Когда он сердился, всё сотрясалось, из-под земли летели огонь и дым. На поверхности земли образовывались трещины, из которых вырывалась огненная масса, а все вокруг покрывалось пеплом и камнями.
По описанию Геродота, на одном из островов расположена гора с отверстием на вершине, из которого время от времени поднимаются дым и огонь. Древние греки считали, что это выход (как дымовая труба) кузницы бога огня, копавшего глубоко в недрах оружие. Римляне назвали его Вулканом, а острову дали наименование Вулькано. Этот остров стал как бы образцом всех гор, имеющих такие же особенности, из-за которых их стали называть вулканами.
 Строение и образование вулканов
Когда в недрах Земли образуется магматический очаг, расплавленная жидкая магма с такой силой давит снизу на тектоническую плиту, что она начинает трескаться. По трещинам и разломам магма устраняется вверх, проплавляя горную породу и расширяя трещины. Так образуется выводной канал. Он проходит в центре вулкана, по нему расплавленная магма изливается из жерла вулкана наружу в виде огненно-жидкой лавы.
Продукты извержения – пемза, лава, туфы – оседают на склонах вулкана, формируя конус. На вершине вулкана образуется впадина – кратер. На дне кратера видно жерло вулкана – отверстие выводного канала, через которое извергается пепел, раскаленные газы пары воды, лава и осколки горной породы. Жерла вулкана могут быть зияющими – пустыми или заполненными раскаленной лавой. Если лава застывает в жерле, то образуется пробка, которую может пробить только сильное извержение вулкана, при этом происходит мощный взрыв. Все, что выходит из недр Земли во время извержения вулканов, называется продуктами извержения. Они бывают жидкими, твердыми и газообразными. К жидким продуктам извержения относится лава. Лавой называется магма, излившаяся на поверхность земли. Температура лавы 1000°C. Огненно-жидкая лава растекается со скоростью до 50 километров в час, образуя лавовые потоки.
Обычно вулкан представляет собой гору, в верхней части которой имеется углубление  вулканический кратер, а в толще проходит канал, называемый жерлом. Он ведет в особую камеру - очаг магмы.
Магма - это расплавленное вещество мантии (перевод с греч. "магма" - тесто, месиво). Она появляется там, где уменьшено давление и раскаленная мантия не может оставаться в твердом состоянии. Обычно это бывает вблизи границ плит. Поэтому области наибольшего распространения вулканов совпадают с сейсмически активными районами. Извержение начинается тогда, когда в очаге накапливается много магмы, и она устремляется вверх по жерлу и изливается на земную поверхность. Излившую на поверхность магму называют лавой. Ее температура достигает 1000 градусов по Цельсию.
Конический вулкан
Щитовой вулкан
Лава
густая, вязкая, остывает быстро
Лава
жидкая растекается быстрее
Гора
крутой склон
Гора
пологий склон
Иногда очень вязкая лава может застыть в канале, образуя пробку. Однако через некоторое время давление снизу выталкивает ее, происходит сильное извержение с выбросом в воздух каменных глыб – вулканических бомб.
При извержении на поверхность выходит не только лава, но и различные газы, пары воды, вулканическая пыль, тучи пепла. Пепел и пыль разносятся ветром на сотни и тысячи километров.

1.2. Классификация вулканов
Все вулканы можно разделить на следующие виды.
По форме - конические и щитовые, центральные и трещинные.
Появляются вулканы по-разному. Оказывается, это зависит, как появляется лава, и с какой скоростью она остывает.
Центральные - извергающиеся из центрального отверстия.
Трещинные - которые имеют вид зияющих трещин или ряда небольших конусов.
Если лава густая, вязкая, то она остывает быстро, образуя высокую гору с крутыми склонами, имеющую форму конуса. Такие вулканы называются коническими.
Более жидкая лава растекается быстрее, остывает медленнее, поэтому она успевает стечь на более значительные расстояния. Склоны таких вулканов пологие. Это щитовой вулкан.
По активности - действующие, уснувшие, потухшие
Вулканы активные спящие потухшие (действующие) (уснувшие)
     Действующие (активные) - это те, которые извергаются более или менее регулярно.
Активным, или действующим вулканом принято считать вулкан, извергавший раскаленную горную породу, пепел, газы и камни в исторический период времени. Самый активный вулкан в мире - Килауэа на острове Гавайи в Тихом океане. Он непрерывно извергается с 1983 г. и выбрасывает лаву со скоростью 5 кубометров в секунду. Вулкан Ключевая Сопка на полуострове Камчатка, Фудзияма в Японии.
Уснувшие (спящие) - это вулканы, которые сохранили свою форму, но не извергались на памяти человечества ни разу, они еще могут ожить. Они проявляют признаки жизни: могут куриться – из кратера идет дымок, бьют горячие источники. Чем дольше спящий вулкан находится в стадии покоя, тем он опаснее. Вулкан Эльбрус на Кавказе покрыт ледниками и не извергался в течение тысячелетий. Но на его склонах есть выходы вулканических газов, а это значит, что продолжается вулканическая деятельность.
Потухшие - это те, которые прекратили извержение совсем. Правда, потухшие вулканы иногда могут неожиданно проснуться. Очаг под ними давно потух, а сами они бывают так сильно разрушены, что только исследования геологов обнаруживают следы древней вулканической активности. В Шотландии на вулкане, потухшем 340 миллионов лет назад, построен Эдинбургский замок. К данной группе относится вулканы Кавказа – Большой и малый Арарат.
Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считаются действующими.
По местонахождению - наземные, подводные, подледниковые
Подводные вулканы - это те, которые извергаются на дне океана, над ними могут возникнуть волны, приходящие к берегу как разрушительные цунами. Вулкан, находящийся на дне Атлантического океана в районе Канарских островов, снова выбросил куски магмы на поверхность в ноябре 2011 года. С глубины 300 метров со дна моря возле острова Эль Йерро из трещин пошла магма.
Оказывается, что вся Исландия представляет собой вулканический остров. И с каждым новым извержением продолжает расти.
Подледниковые - вулканы, которые располагаются под ледниковыми шапками. Когда извергаются такие вулканы, ледовые шапки тают и лава, которая находится на вершине, стекает вниз, таким образом, выравнивается поверхность и образуется плоская вершина. Например, исландский подледниковый вулкан - Катла, на юге Исландии. Недавно в северной части озера Туйя, образовали национальный парк - Туйя Маунтинз. Был создан для того, чтоб сохранить малораспространенный ландшафт с подледниковыми вулканами.
Какую угрозу таит в себе вулкан?
«Жить как на вулкане» – значит быть в постоянной опасности. Для людей, живущих в окрестностях вулканов, это не метафора, а суровая реальность. Какую угрозу для человека таит в себе вулкан?
В 79 г. извержение вулкана Везувий в Италии. Под слоем пепла, лавы и кипящей грязи было засыпано 3 города: Помпеи, Геркуланум и Стабии. В тот день погибло 10 тысяч человек.
В 1883 году в августе в Индонезии на острове Кракатау (высота 800 м) произошло одно из самых знаменитых и мощных извержений вулкана, отзвуки данного события были слышны даже за 3500 км. Погибло десятки тысяч людей, а пепел, выброшенный на высоту, дважды облетел земной шар. Повсюду наблюдалось сильное помутнение атмосферы, а утренние и вечерние зори отличались необычной яркостью. И это повторялось на протяжении целого года.
Пепел затрудняет движение самолетов. Например, при извержении вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 г. пепел был выброшен на высоту 45 км.
Извержение подводных вулканов приводит к возникновению волны – цунами.

1.3 Защита населения
Вулкан выбрасывает газы, жидкие и твердые вещества с высокой температурой. Это часто становится причиной разрушения строений и гибели людей. Лава и другие раскаленные извергаемые вещества стекают по склонам горы и выжигают все, что встречают на своем пути, принося неисчислимые жертвы и поражающие воображение материальные убытки. Современная наука довольно точно предсказывает вулканические извержения. Почти на каждом действующем вулкане находятся станции или приборы, позволяющие следить за жизнью огненной горы. Предвестниками извержения являются вулканические землетрясения, которые связаны с пульсацией магмы, продвигающейся вверх по подводящему каналу.
Специальные приборы регистрируют изменения наклона земной поверхности вблизи вулканов. Перед извержением меняется местное магнитное поле и состав вулканических газов, выделяющихся из мест выхода вулканических газов на поверхность Земли. В районах активного вулканизма созданы специальные станции и пункты, в которых ведется непрерывное наблюдение за вулканами. Организуется надежная система оповещения органов управления промышленных предприятий и населения об угрозе извержения вулкана. У подножия вулканов запрещается строительство предприятий, жилых зданий, автомобильных и железных дорог, запрещается производить взрывные работы. Наиболее надёжным способом защиты населения от последствий извержения вулкана является эвакуация. При поступлении сигнала об угрозе извержения вулкана необходимо немедленно покинуть здание и прибыть в пункт эвакуации.

Что полезного дает вулкан человеку?
Извержение вулканов открывают "окно" в тайны недр Земли, дают ученым достоверные сведения о составе и свойствах веществ, находящихся на значительной глубине. В нашей стране изучением вулканов занимается единственный в мире Институт вулканологии, который находится в Петропавловске – Камчатском.
Люди давно оценили высокую ни с чем несравнимую плодородность вулканических почв, образовавшихся на основе вулканического пепла. Пепел является удобрением, основа плодородных почв. Именно плодородие почв привлекает людей в вулканические районы.
Вулканы являются "поставщиками" многих полезных ископаемых, например соды, серы, борной кислоты, киновари.
Пемза (вулканическая лава) входит в состав некоторых зубных паст, в качестве теплоизоляционной засыпки в строительстве. Пемзовые блоки, которые добываются из карьеров в Италии, поступает на мировой рынок как абразивный материал для шлифования.
Сапфиры, серебро, золото - все это можно добыть из вулканических пород. В них же найдены и некоторые из самых крупных алмазов.
В истории Земли вулканическая деятельность играла огромную роль в образовании таких пород как базальт, туф (спрессованный пепел), которые используются как строительные материалы.
Вулканы создали многие месторождения руд. Например, крупнейшее месторождение меди - Коунрадское в Казахстане - расположено в кратере древнего вулкана. В Андах на несколько тысяч километров протянулся пояс, богатый запасами меди, олова, молибдена, золота, серебра, сурьмы и других полезных ископаемых.
С вулканами связаны геотермальные источники. Люди уже давно научились использовать их в своей хозяйственной деятельности.
   
Гейзеры - фонтанирующие горячие источники
Почему гейзеры встречаются там, где есть вулканы? Магма близко подходит к поверхности, нагревает подземные воды, которые начинают фонтанировать. Есть в Исландии небольшой поселок Гейзер. В его окрестностях природа ежедневно дает спектакль. Один и тот же, изо дня в день, три часа в сутки. Происходит что-то удивительное. В одно и то же время из земли взмывает вверх на десятки метров фонтан воды. Он окутан паром, потому что вода не просто горячая, а кипящая. По имени местечка и явление было названо "гейзером". Оно встречается вблизи вулканов и других местах на земле, хотя не так уж часто. Гейзер есть в США, в Новой Зеландии, на Камчатке.
Когда из недр извергаются только газы, на поверхности образуются воронки – маары. Много таких плоскодонных воронок находится в Германии. С ними связаны многочисленные выходы минеральных и термальных вод. Термальная минеральная вода поступает почти из километровой глубины и имеет на выходе температуру 20-39 градусов. На состояние здоровья благотворно влияют минералы, которыми богаты термальные воды. Источники могут содержать в своем составе бром, йод, кальций, железо, фтор, хлор, магний, натрий и другие, биологически активные и минеральные вещества.
Сравнение двух вулканов: самого древнего «Жаманшин» и самого молодого вулкана «Парикутин». Самый древний вулкан «Жаманшин».
   Жаманшин (каз. жаман шың - жаман - плохой, злой, страшный; шың - пик, стекловидная хрупкая порода) - ударный кратер в Иргизском районе Актюбинской области Республики Казахстан. Размер внутреннего кольца кратера примерно 7×7 км, есть также менее выраженное внешнее кольцо.
   По результатам радиоизотопного анализа возраст кратера около 1 миллиона лет (по другим оценкам - до 53 млн лет). По наиболее широко принятой гипотезе, образовался в результате падения на Землю метеорита (возможно, астероида или ядра кометы) диаметром от 200 до 400 метров, испарившегося при взрыве. В момент взрыва температура окружающей среды в районе падения достигала 1700 °C. Непосредственно после взрыва глубина кратера была не менее 500 метров (возможно, даже 1000 метров). В настоящее время максимальный перепад высот составляет 250-300 метров.
   Жаманшин впервые исследовали учёные А. Яншин и В. Вахрамеев в 1937-1939 годах. Геологи изучали и в итоге нашли частицы палеозойской эры на поверхности земли. В течение ряда лет – в 1946, 1957, 1961 и 1963 годах они изучали кратер. После многолетних исследований московский профессор Павел Васильевич Флоренский, к которому отправляли пробы грунта, пришёл к выводу в 1975-1976 гг., что в Жаманшин упал и исчез метеорит, а образовавшимся при мощном столкновении породам учёный дал названия «иргизит» и «жаманшинит».
   Учёный Института геологии и геофизики Сибирского отделения Российской Академии наук доктор геолого-минералогических наук Э. П. Изох в течение многих лет разрабатывал гипотезу происхождения тектитов, согласно которой возраст кратера примерно 10 тысяч лет. Эта гипотеза позволяет устранить противоречие между радиогенным возрастом тектитов кратера и возрастом геологических пород вокруг кратера, в которых находится импактная прослойка, связанная с образованием кратера[1].
   Это одно из немногих на Земле месторождений тектитов (иргизитов) и единственный кратер, в котором одновременно обнаруживаются тектиты и импактиты. В кратере находят также вспенившийся лешательерит (кварцевое стекло) и минералы, содержащие трёхвалентный титан.
Практическая значимость
Значимость данной исследовательской работы заключается в том, чтобы понять и вынести вывод: о том как работают вулканы, как они взаимодействуют с окружающим миром и экологией, так процесс извержения дал мне понять структуру вулкана, как становиться спустя несколько лет рельеф прекрасен и чудесен и какую опасность они могут представлять для людей. Самые Древние вулканы представляли и представляет собой опасность ведь никто не знает когда они смогут пробудиться и какие разрушения они нам преподнесут, но нельзя оставлять без внимания самых молодых и юных вулкан несмотря на их красоту они могу представлять равную опасность, что и древние вулканы если смотреть к примеру самого молодого вулкана «Парикутин» он родился в 20 февраля 1943 года и находился в действие до 1952 года всего 9 лет, но за эти 9 лет он показал всему миру, что несмотря на годы можно представлять опасность и за 9 лет он возвысился на 452 метра, а ведь у самого древнего вулкана высота составляет 250-300 метров. «Парикутин» превосходят «Жаманшина» где-то на 150-200  метров хоть разница в образовании их обоих составляет немало десятков лет.
   В своей группе я провёл классный час и рассказывал о  вулканах, какие они удивительные, а также мне удалось провести опыт с извержением, ребятам очень сильно понравилась данная работа. На протяжении 1 часа и 30 минут мы сидели и рассказывали друг другу, о тех вулканов которые нам понравились и как они выглядят на этот период времени, а также мы спорили какой вулкан поистине вызывает удивление мы взяли два вулкана самого древнего «Жаманшин» и самого молодого «Парикутин» они понравились всем, когда мы начали углубляться в них.

II. Практическая часть
2.1. Разработка технологии демонстрационного опыта для использования на уроках «Химии» и «Географии»
Моё исследование
Опыт «Вулкан»
Узнав, как происходит в извержение вулканов в природе, я захотел в домашних условиях получить извержение вулкана. Для того чтобы на поверхность вулкана выходила магма, мне понадобились следующие компоненты (рис.1):
1 чайная ложка пищевой соды,
3 столовые ложки лимонной кислоты,
2-3 капли красной краски (можно использовать и гуашь),
5 капель жидкости для мытья посуды, пробирка, вода.
Описание опыта:
⦁    В пробирке смешать краску и 50-70 мл. воды.
⦁    Добавить  3 г. соды и перемешать.
⦁    Добавить жидкость для мытья посуды и снова всё перемешать
⦁    Добавить лимонную кислоту и быстро все перемешать
⦁    Поставить пробирку на поднос
⦁    Наблюдаю
⦁    Смесь начинает пениться и подниматься вверх
У меня всё получилось!

Применение Технологической карты демонстрационного опыта
Техника безопасности
1. Приступая к работе, учащиеся обязаны осмотреть и привести порядок на своём рабочем месте, освободив его от ненужных для работы предметов.
2. Запрещается набирать реактивы пипетки ртом, для этой цели следует использовать резиновую грушу или другие устройства.
3. При определении запахов химических веществ, следует нюхать осторожно, направляя себе пары или газы движением руки.
4. Работа, при котором возможно повышения давления, перегрев стеклянного прибора или его поломка с разбрызгиванием горячих или едких продуктов, та же выполняется в вытяжных шкафах. Работающий должен надеть защитные очки (маску), перчатки и фартук.
5. Смешивание или разбавление химических веществ, сопровождающие выделением тепла, следует проводить в термостойкой или в фарфоровой посуде.
6. При нагревании жидкости в пробирке держать ее следует отверстием в строну от себя и от остальных обучающихся.
7. Во избежание ожогов, поражений от брызг и выбросов нельзя наклоняться над посудой, в которой кипит какая либо жидкость.
                Выполнение работы    
№    Реакция    Наблюдение    итог    
1.    Наливаем 50-70 мл. воды в пробирку.    Пробирка с водой.
(Рис. 2)    Пробирка с водой.    
2.    В пробирке смешиваем краску красного цвета с водой 50-70 мл.    Вода окрашивается в красный цвет краски.
 (Рис. 3)
    Вода получается  окрашенная в красный цвет    
3.    К окрашенной воде добавляем 3 г. пищевой соды и 2 капли средства для мытья посуды Farry (Рис. 4), потом перемешиваем. (Рис. 5)    Наблюдаем выделение газа и образование пены.
(Рис. 6)    Из-за нехватки объёма избыток пены вытесняется из пробирки, тем самым образуя подобие извержение вулкана.    

Заключение
   Таким образом, данная работа позволяет изучить Экологию, Окружающий мир и Географию исследуя вулканы можно познать  1 часть создания мира, как вулканы взаимодействовали с окружающим миром. Ведь даже самый молодой вулкан вызывает удивления какой красивой может быть «Матушка Природа». Ведь те горы, на которые мы привыкли смотреть, когда то создавались с помощью извержений самых древних вулканов. Может в будущем еще родятся новые вулканы, которые изменят нами привычный рельеф, хотелось бы увидеть как создается «Новый Мир».
Цель была достигнута
Задачи, поставленные перед данным исследованием, считаю, были выполнены.
      В дальнейшем планируется разработать методические рекомендации по использованию демонстрационного опыта для преподавателей СОШ 7-8 классов для применения при изучении тем «Вулканизм».

Литература

1.Алексеев Н.А Стихийные явления в природе. 2-е изд. М., 2008
2.Болт Б.А., Хорн У, Л., Макдоналд Г.А и др: Геологические стихии: землетрясения, цунами, извержение вулканов, лавины, оползни, наводнения. 2-е изд. М., 2008
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Парикутин
4. https://zen.yandex.ru/media/hist/samyi-drevnii-vulkan-na-zemle  a7cb3c0610493845866da3a
5. http://www.pro-tourism.com/interesnye-mesta/страшная-красота/
6.  https://ru.wikipedia.org/wiki/Вулкан.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ