Станция «Космическая лаборатория»
Сценарий
Время прохождения: 30-40 минут
Рекомендуемое число участников: до 9
| № | Выполняемое действие | Приложение | Хронометраж |
| 1. | 1. Вводная часть: Может быть общей - А сейчас мы находимся в настоящей космической лаборатории! Подобная лаборатория находится на МКС. Кстати, что такое МКС? В лаборатории на МКС проводят очень важные опыты и исследования, например изучают влияние невесомости на растения, животных, проводят медицинские эксперименты. В нашей лаборатории мы решаем не менее захватывающие задачи. Сегодня, например, нам предстоит….. (Озвучиваем одну из тем). Но для начала познакомимся с техникой безопасности в лаборатории. Наставник знакомит детей с темой занятия. Введение в тему происходит с помощью доведения до детей информации с помощью наглядных материалов, картинок по теме. (10 минут) Тема 1. Исследуем вакуум + геология | 1 м. | |
| 2. | Теоретическая часть: Когда мы говорим о космосе, нам представляется холодное безвоздушное пространство, которое начинается за пределами земной атмосферы. Мертвое пространство. Раз нет воздуха, нет и жизни. Встречаем ли мы вакуум – безвоздушную пустоту на Земле? На Земле в природных условиях пустота не существует. Земная природа не терпит пустоты. Малейшее разрежение в атмосфере мгновенно заполняется окружающим воздухом. А если дело происходит под землей, например, сдвигаются колоссальные пласты земли во время вулканической деятельности и образуются пустоты — огромные пещеры, то они немедленно заполняются водой или нефтью, либо газом или воздухом, а иногда — расплавленной лавой. И в мировом космическом пространстве нет идеальной пустоты, идеального вакуума. Там содержится очень и очень разреженный газ, и очень мелкие частички космической пыли, но в слишком ничтожном количестве. Люди не сразу поняли, что воздух имеет вес. Долго его считали невесомым. На поверхности Земли вес воздуха довольно значителен. Воздух давит на все с силой примерно одного килограмма на один квадратный сантиметр. Это давление называется атмосферным. Мы с вами его легко переносим, даже не замечаем, потому что давление, которое существует внутри нас, уравновешивает давление наружное. В естественных условиях вакуум не встретишь. А за пределами Земли, за пределами ее атмосферы, в космосе, вакуум могуч и коварен. От него приходится тщательно оберегать крошечную атмосферу космического корабля, делая корабль герметичным. Все люки его должны плотно закрываться. Малейшая щель, малейшая оплошность — и весь воздух из корабля может улетучиться в ненасытное космическое пространство. Почему это происходит? Скоро мы узнаем! Для выхода из корабля в открытый космос космонавт надевает, как вы знаете, скафандр и обеспечивает себя воздухом для дыхания. Сначала космонавт через люк входит в шлюзовой отсек. Люк тщательно закрывается. Открывается второй, наружный люк, при этом небольшое количество воздуха, которое было в отсеке, стремительно вылетает в космическое пространство. Космонавт выходит наружу. И вот возникает вопрос: как же удерживается воздух вокруг Земли, почему он не рассеялся в необъятных просторах космоса? Здесь надо сказать спасибо земному притяжению. Земное притяжение крепко держит на Земле не только нас с вами и все, что на ней находится, но и воздух. Чем ближе к поверхности Земли, тем плотнее ее атмосфера. А на высоте ста километров она очень разреженная, и эту высоту считают границей, за которой и начинается космос. У планет меньших, чем Земля, сила притяжения слабее, и поэтому на них атмосфера либо совсем отсутствует, либо сильно разреженная. (например Меркурий, Марс). Какая тогда атмосфера у больших планет – Юпитера или Сатурна? Несмотря опасность вакуума для человека, люди сумели приручить его и он служит нам во многих сферах жизни. Где именно? Как думаете? (вакуум в лампах накаливания, вакуумная упаковка). Есть такие отрасли промышленности, где без вакуума не обойтись, и его приходится создавать искусственно. Правда, полного вакуума достичь не удается, даже не удается достичь космического вакуума, но все же воздушные насосы способны выкачивать воздух с очень высокой степенью разрежения, вполне достаточной для различных технических целей. А цели разные. Применяется вакуум и в металлургии для получения высоких сортов металла, и в литейном деле, и во многих других отраслях промышленности. Электронные лампы и телевизионные трубки не могли бы работать, если бы из них не удалили воздух. Да и космический вакуум приносит пользу. Космические корабли летят в безвоздушном пространстве свободно, не испытывая никакого сопротивления. И астрономы всей Земли мечтают об обсерваториях, построенных за пределами земной атмосферы, где воздух не будет мешать наблюдениям небесных тел. Уже и сейчас некоторые астрономические наблюдения успешно производятся с космических орбитальных станций. Мы выяснили с вами, что такое вакуум, чем он опасен и чем он может быть нам полезен. А теперь я предлагаю вам понаблюдать за тем, что происходит с теми или иными объектами, попадающими в безвоздушное пространство. | Продумать какой опорный материал можно сделать – карточки, иллюстрации к теории | 10 м. (11м.) |
| 3. | 1. Практическая часть:
После рассказа про вакуум переходим к эксперименту с шариком
Здесь 2 варианта – с вакуумным насосом и без.
1 вариант – без вакуумного насоса: Разрежение - остыванием
Опыт 1.Люди так и не смогли получить идеальный вакуум – безвоздушное пространство, но максимально приблизились к этому. Мы с вами в лаборатории тоже получим не идеальный вакуум, а пространство, заполненное очень сильно разреженным воздухом. Однако это позволит нам продемонстрировать то, как безвоздушная среда воздействует на объекты:
Сейчас мы проделаем опыт, где разрежение происходит за счет охлаждения воздуха.
1. Возьмите две глубокие тарелки, в одну налейте холодную воду, в другую — теплую.
2. На поверхность воды в тарелках положите по одной пробке.
3. Пробку, которая плавает на холодной воде, накройте перевернутым стаканом.
4.Воздух в стакане сожмется и вытеснит воду. Вода останется в таком небольшом количестве, что пробка уже не будет плавать, а опустится на дно тарелки. 5. Возьмите второй стакан, хорошо его прогрейте сначала теплой водой, а затем кипятком и быстро накройте им пробку, которая плавает на теплой воде во второй тарелке (теплая вода здесь нужна для того, чтобы горячий стакан при опускании в воду не лопнул).
Результат: Сначала пробка опустится вместе с водой, а затем, по мере остывания стакана и, конечно, воздуха внутри него, вода с плавающей на ней пробкой будет подниматься, и при полном охлаждении стакана ее уровень станет выше воды в тарелке.
Обоснование: Нагретый воздух, охладившись, уменьшился в объеме. В стакане мы не вакуум получили конечно, но очень разреженный воздух. Давление воздуха значительно понизилось, (помним, что в космосе в вакууме давления практически нет, оно ничтожно) и наружное атмосферное давление вогнало в стакан воду.
Так и в космосе, если корабль или космическая станция будут повреждены, то весь воздух начнет стремительно выходить наружу подобно тому, как вода вталкивалась давлением внутрь стакана. Внутри станции или корабля давление высокое (как то самое давление, что втолкнуло воду внутрь стакана), а снаружи давления практически нет.
2 вариант – с вакуумным насосом.
1. Достаем вакуумный насос и герметично закрывающуюся прозрачную емкость с отверстием для вакуумного насоса. (Можно смастерить самим из банки с крышкой)
2. Помещаем в ёмкость шарик с нарисованной рожицей и плотно закрываем её.
3. С помощью насоса откачиваем воздух из ёмкости. Шарик резко надувается из-за падения давления внутри ёмкости. Давление газа внутри самого шарика заставляет его увеличиваться на глазах. То же самое произойдет с газом в крови и тканях космонавта, если он отважится погулять в космосе без скафандра.
А что произойдет с жидкостью в вакууме?
1. помещаем стакан с подкрашенной водой в ёмкость.
2. откачиваем воздух.
3. вода быстро закипает.
4. Достаем воду. Можно убедиться что вода не горячая. Но почему же она кипит?
Обоснование:Опять причиной всему служит резкое падение давления. Температура кипения воды зависит от давления. В вакууме давления практически нет, соответственно воды в жидком виде в вакууме тоже не может быть так как она испаряется – переходит в газообразное состояние.
Опыт 2. Создаем искусственный снег своими руками:
А теперь мы немного отдохнем от суровых условий космических пространств и поговорим о таком хорошо известном нам явлении как снег. Итак, что же такое снег, из чего он состоит?
А как вы думаете, снег есть только на нашей планете или его уже нашли на других планетах тоже? Можно проголосовать.
Снег регулярно выпадает на Марсе, но он не похож на наш, земной снег. Состоит из двуокиси водорода и воды. В основном СО2.
А сейчас мы с вами в лабораторных условиях создадим искусственный снег! И он тоже будет отличаться от привычного нам снега.
Для этого нам потребуется специальный снегообразующий порошок и вода.
1. Насыпаем немного порошка в емкость.
2.Добавим воды в емкость с порошком, подождем несколько секунд и получим много-много хрустящего снега.
3. Если мы добавим в стаканы с порошком разноцветную жидкость, то получим разноцветный снег.
| О: Опыт 1 вариант 1 – 2 глубоких тарелки, теплая и холодная вода, 2 пробки, 2 стакана, кипяток, тряпочка. Опыт 1 вариант 2 – вакуумный насос, емкость с крышкой и отверстием для насоса, стакан с подкрашеннойй водой, шарик, тряпочка. Опыт 2. Искусственный снег (порошок), теплая вода, подкрашенная вода, прозрачная ёмкость – 2 шт., тряпочка. | 10 м. (21 м.) |
| 4. | Игровая часть: Знакомимся с профессией космического геолога или планетолога. Как вы думаете, что изучает наука геология и чем занимаются геологи? Геологи - специалисты, изучающие строение и состав нашей планеты. Название профессии имеет греческие корни и составлено из двух слов - Гея — Земля, изучать — ведать; ведающий о Земле. Однако совсем недавно появилась новая, необычная профессия – космический геолог или планетолог. Её-то и предстоит нам сейчас освоить. Что изучают космические геологи или планетологи по вашему мнению? Каково строение планет Марс, Венера, Меркурий, спутников Луна, Европа, Фобос, Ио и чем оно отличается от строения Земли? Из каких минералов сложена кора других планет? Есть ли подобные минералы и породы на Земле? Почему Марс красный, а Венера белого цвета? На эти и другие вопросы ищут ответы космические геологи. В этой части космической лаборатории каждый из новоиспеченных планетологов исследует пробы грунта с разных планет и спутников. Мы находимся в геологической лаборатории - здесь в стерильных условиях исследуются доставленные на базу геологические образцы. Детям будут розданы одноразовые перчатки (как для покраски волос). В данной лаборатории будут прозрачные коробочки, которые надо будет открыть – и там образцы грунта с разных планет (интересные волшебные камни). На каждой коробочке будет написано – с какой планеты. Всего 4 пары – т.е. одновременно может участвовать 4 ребенка. Коробочек должно быть больше.(10 штук) чтобы все могли попробовать. Пробы будут с Луны, Марса, Венеры, Меркурия, спутников Европа и Фобос, неизвестной планеты с созвездия Лебедя, похожей на Землю. Материалы для геологической лаборатории – сама геологическая лаборатория, образцы минералов 3 набора, плюс стеклярусы, коробочки пластиковые из Икея, одноразовые перчатки Дети по очереди (по 4 человека) достают камни из коробочек (каждая с названием планеты, откуда материалы и образцы). В это время наставник рассказывает короткую информацию о каждой планете, спутнике(10 минут) Марс: Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа. То есть поверхность Марса буквально проржавела. Основная составляющая почвы — кремнезём (20—25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия Луна: поверхностный лунный грунт и пыль называется реголит. Интересны лунные Анортозиты - легкие камни, похожие на земные, которые формируют древнюю горную местность (материки). Они резко отличаются от земных анортозитов - составом, полным отсутствием водных минералов и, главное - радиологическим возрастом: лунные анортозиты образовались 3.7 - 4.0 миллиарда лет назад, а самые старые земные - лишь 2.6 миллиарда. Подобных пород ранее не встречали ни на Земле, ни в метеоритах: возможно, они в Солнечной системе совершенно уникальны! Про минералы дополнить | О: геологическая лаборатория, образцы минералов 3 набора, стеклярусы, коробочки пластиковые из Икея, одноразовые перчатки | 10 м. (31м.) |
| 5. | Заключительная часть:По итогам лабораторных опытов наставник выясняет у детей с помощью наводящих вопросов – какие знания они получили, что осталось не понятным. Ставит печати в дипломы и раздает фишки отличившимся детям (всем детям). | 3 м. (34мин) |