Физики VS химиков (внеклассное мероприятие)

Внеклассное мероприятие

«Физики против химиков»

Внеклассное мероприятие было разработано и проведено в рамках «Недели науки» МАОУ «Гимназия №1 г. Благовещенска» для обучающихся 8 – 9 классов.

Были созданы смешанные команды из учащихся разных параллелей в количестве 4-х человек. За каждый правильный ответ выдавались жетоны.

Из числа учителей и учащихся гимназии было выбрано строгое, но справедливое жюри, которое подводило итоги, поощряло и наказывало (за нарушение дисциплины) участников команд и их группы поддержки.

В конце мероприятия были вручены грамоты победителям и призёрам и сладкие призы (всем без исключения).

Ведущие мероприятия: учитель физики и учитель химии.

Планируемые результаты.

 1. Личностные: развитие любознательности и расширение эрудиции при получении информации о новейших достижениях науки в области химии и физики.

2. Метапредметные: осознание цели изучения курсов химии и физики в интересах будущей профессиональной подготовки; анализ предложенных задач, выявление причинно-следственных связей; интеграция знаний.

3. Предметные: познакомиться с направлениями и достижениями нанотехнологий; закрепить навыки составления электронных конфигураций атомов химических элементов.

Оборудование: компьютер, мультимедиа, колонки;

рисовые зерна, скотч, пинцеты (по количеству команд),  кусочки гидрофобной ткани (можно взять ткань со старого зонтика), пластиковые стаканчики со срезанным донышком, канцелярские резинки, стаканчики с водой, чашки Петри.

Для выполнения задания по расчету массы парашютов разрешается использовать телефон или калькулятор.

Рекомендуемая музыка для заставок: Generique (Paul Koulak) (Форд Боярд), Try everything (Shakira) и др.

Сценарий мероприятия.

Ведущий 1 (учитель химии). Здравствуйте.

Не так давно в науке поялился термин «нанотехнология». Сегодня нанотехнологии прочно вошлои в нашу жизнь и стали неотъемлемой частью инновационных проектов. Их изучением  и разработкой занимаются целые корпорации и ассоциации ученых.

Но с чего все началось, и кто стоял у истоков развития нанотехнологий – физики или химики?

Сегодня нам предстоит выяснить, какая же из наук – физика или химия – сделала больше для развития нанотехнологий.

Ведущий 2 (учитель физики). Но прежде всего, давайте выясним, знаете ли вы, что означает термин нанотехнологии?

Не забывайте, за каждый правильный ответ или ответ, максимально приближенный к правильному, вы получаете жетоны. И в самом конце нашей встречи мы объявим победителя, которые и дадут ответ на вопрос – химики или физики?

Предлагаются варианты ответа.

Нанотехнологии – это искусство манипулирования материалами в атомном и молекулярном масштабах для создания микроскопических устройств (роботов).

Нанотехнологии – это способность производить объекты и структуры буквально атом за атомом, подобно процессам в клетках живых организмов (слайд 1).

Ведущий 1.  Как называется российская корпорация, занимающаяся проблемами нанотехнологий, и кто является ее главой? (РОСНАНО, Анатолий Чубайс) – слайд 2

Ведущий 2. Большинство открытий подчиняется формуле «интуиция + точный расчет». Эта формула применима не только к теоретическим идеям, но и к практическим изобретениям.

Дмитрий Иванович Менделеев «увидел» свою периодическую таблицу во сне в позапрошлом веке, а сегодня новые элементы продолжают открываться в лабораториях согласно его теории.

Альберт Эйнштейн предсказал открытие гравитационных волн, которые были обнаружены учеными в 2015 году.

В 1981 году в США была опубликована статья Эрика Дрекслера – бакалавра междисциплинарных наук -  содержащая основы нанотехнологий.

Почти одновременно с публикациями Э. Дрекслера в 1980-х годах сотрудники компании IBM физики Герд Биннинг и Генрих Рорер изобрели сканирующий туннельный микроскоп, а в 1986 году Г. Биннинг с коллегами – атомно-силовой микроскоп. Появились возможности не только видеть отдельные атомы, но и манипулировать ими. Нанотехнологии обрели теорию и первичные средства воплощения идеи (слайд 3).

Ведущий 1. А что же химики? Материалом для «сборки» молекул с помощью нанотехнологий являются, по сути, все атомы, которые собраны в периодической системе Д.И.Менделеева. Однако, наиболее перспективным материалом для сборки нанообъектов являются углеродные нанотрубки,  а также молекулы фуллерена, открытые в 1985 г группой американских химиков (слайд 4).

Итак, команды, опишите в двух словах, что сделали для развития нанотехнологий физики, а что химики? (слайд 5).

Ведущий 2.  На сегодняшний день самый реальный метод собрать нанообъекты – использование атомно-силового микроскопа. Работа на нем требует специального и очень хорошего образования.

Предлагаем вам испытать те ощущения, которые испытывает человек, передвигая единичные атомы.

Перед вами рисовые зерна и пинцеты. На скотче вы в течение 5 минут из рисовых зернышек должны выложить рисунок или слово, связанное с нанотехнологиями. Та команда, чья работа окажется самой продуктивной, получит жетон (музыка).

Ведущий 1. Так вот, оказывается, чем занимаются физики!

Если укладывать по миллиону атомов в секунду, то на сборку кубика объемом один кубический сантиметр затратится примерно два миллиарда лет.

Но, как всегда, на помощь физикам пришли химики и предложили использовать в качестве строительного материала углеродные нанотрубки (слайд 6).

Первые полученные нанотрубки были многослойными и электронные свойства соседних слоев заметно отличались друг от друга. Но при изменении условий синтеза оказалось возможным получение нанотрубок, напоминающих по структуре бамбук, нанотрубки, напоминающие стручок (с молекулами и фуллерена внутри) и однослойные нанотрубки.

Уважаемые команды, скажите, чему равна валентность углерода в составе нанотрубок и фуллерена?

А ваша задача – определить возможные валентности атома хлора и атома кремния и сделать вывод, какой из этих элементов может создавать такие же структуры, как углерод? Ответы с решением вы должны предоставить через 5 минут.

Ведущий 2. Ах, эти химики – сплошная теория и никакого практического применения. Именно физики выяснили уникальность свойств нанотрубок - по своей прочности они превосходят сталь в 50 – 100 раз, они гибкие и напоминают не ломкие соломинки, а жесткие резиновые трубки.

Нить диаметром один миллиметр, состоящая из нанотрубок, может выдержать груз весом двадцать тонн (слайд 7).

Ведущий 1. Но именно химики сумели ввести в полость нанотрубок небольшие белки и молекулы ДНК. Это и метод получения катализаторов нового типа, и в перспективе способ доставки биологически активных молекул к тем или иным органам (слайд 8).

А это вы видели? (слайд 9). Чудо-материал - графеновый аэрогель, который легко держится на лепестках цветка за счет почти ничтожного веса и способен поглощать жидкости в 900 раз больше собственной массы, изобретен китайскими химиками!

А теперь вопрос командам - где может быть использован такой материал?  Возможные ответы: в производстве парашютов, для сбора разлитой нефти, как теплоизолятор.

Ведущий 2. И над конструкцией графенового парашюта ломать голову будут все-таки физики!

Вопрос командам: как вы думаете, насколько увеличится общий вес авиалайнера Boeing 777, если его оснастить сверхлегкими парашютами на основе графенового аэрогеля? По оценкам ученых, готовое устройство (парашют) будет весить чуть меньше футболки. Сообщите свой ответ в точных весовых единицах. Время на выполнение задания 5 минут (слайд 10).

Ведущий 1. Парашют – это, конечно, здорово, но, я думаю, что большее значение для нас имеют ткани, из которых шьется одежда!

Команды, как вы думаете, какой должна быть современная ткань?

Интеллектуальное направление в развитии «умного текстиля» в первую очередь связано с армейскими заказами, хотя эти разработки постепенно входят и в мирную жизнь.

«Умные» ткани должны уметь «следить» за сердечным ритмом солдата, вводить, если необходимо, соответствующие лекарства или купировать раны, сигнализировать о самочувствии больного. Одежда из «умных» тканей должна самоочищаться, поддерживать требуемую температуру в пододежном пространстве, нейтрализовать химические отравляющие вещества, обладать свойствами бронежилета.

Экипировка военного должна при этом оставаться легкой, не стесняющей движений, а система связи, включая дисплей компьютера и клавиатуру, быть не только легкой, но и мягкой, способной изменять свою конфигурацию.

Ведущий 2. Как обычно, химики придумают, а испытывать эти ткани  приходится физикам.

Перед вами кусочек гидрофобной ткани и набор оборудования. Придумайте  и соберите прибор, который позволит вам доказать, что исследуемая ткань действительно не пропускает воду и пропускает воздух. Время выполнения 5 минут.

Ведущий 1. Ну, что ж подведем итоги.

Объявляются результаты игры и победители.

Ведущий 2. Конечно, мы никогда не сможем выяснить, какая из наук – физика или химия – больше сделали и еще сделают для развития нанотехнологий. Потому что все мы, в конечном итоге,   стараемся сделать жизнь лучше (слайд 11).

Литература:

1. Раков Э.Г. Удивительные нанотрубки: первые открытия. /Химия. -  2000. - №17. – С. 1-2.

2. Раков Э.Г. Удивительные нанотрубки: свойства. /Химия. – 2001 - №9.– С. 1-2.

3. Раков Э.Г. Удивительные нанотрубки: не только углерод. /Химия. – 2001. - №18.– С. 1 – 2.

4. Раков Э.Г. Проникая в тайны наномира. /Химия. – 2001. - №37.           – С. 1-2.

5. О российской корпорации нанотехнологий: Федер. Закон: [принят Гос. Думой 19 июля 2007 г.] – М.: Приор, 2008. – 32 с.

6. Эрлих Г.В. Нанотехнологии как национальная идея. //Химия и жизнь– XXI век. – 2008. - №3.– С. 32 – 38.

7. Стрельникова Л. Нано по-американски. //Химия и жизнь– XXI век.  – 2008. - №3. -  С. 38 – 43.  

8. Эрлих Г.В. Мифы нанотехнологий. //Химия и жизнь – XXI век.  – 2010. - №5. - С. 22 – 28.

 9. Разумовский А.С., Калюжный С.В. Что такое нанотехнологии? //Российские нанотехнологии. –  2010. - Т.5. - №5-6. – С. 14 – 15.

10. Андриевский Р.А. Конференция по наноструктурным материалам – NANO – 20010. //Российские нанотехнологии. –  2010. - Т.5 - №11-12.. – С. 23 -  25.

11. Ильина И. Серебристая мечта. //Наука и жизнь: электр. журн. 2014. №1. URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/23599/ (дата обращения: 17.07.2018)

Презентация, использованная в ходе мероприятия, находится в разделе "Задачки и презентации".