Физика в сельском хозяйстве

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Краснополянская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза генерал-полковника А.И.Родимцева»

Принято на заседании Введено в действие

педагогического совета Приказом № ___

Протокол №___ от «__» ______ 20 ___ г.

от «__» ______ 20 ___ г.

Директор школы ________

Программа кружка "Физика в сельском хозяйстве"

Пояснительная записка. Физика давно стала основой развития техники. Всему миру известны наши достижения. Яркими примерами этого являются создание первой в мире атомной электростанции, запуск первого в мире искусственного спутника Земли, первой ракеты, достигшей Луны, полет первых в мире космических кораблей с человеком на борту и многое другое.

Достижения физики техники широко используются и в сельскохозяйственном производстве. На полях работают тракторы, комбайны, автомашины; комплексная механизация и автоматизация все в большей мере заменяет трудоемкие ручные работы на животноводческих фермах.

Ученым удалось, разгадав «голос» и своеобразную «память» растений, создать полупроводниковые автоматы, которые сами, без участия человека, включают в теплице подачу питательных веществ, регулируют свет, температуру и влажность воздуха, содержание в нем углекислоты, следят за фотосинтезом в листьях в зависимости от потребности растений.

Предлагаемая программа кружка "Физика в сельском хозяйстве" рассчитана для учащихся 7 классов.

Программа рекомендуется для работы, с целью привития интереса к предмету, углубления и расширения знания по физике, а также отдельные фрагменты занятий могут быть использованы на уроках физики.

Курс является важной содержательной частью предпрофильной подготовки учащихся среднего звена. Он дает возможность самостоятельно выполнять задания разного уровня, связанные с исследовательской и конструктивной деятельностью, повышает интерес к физике как к предмету и покажет, что знания, полученные на занятиях курса, можно применять в разных отраслях деятельности человека.

На преподавание курса отводится 17часов . Курс рассчитан для учащихся 12-13 лет и учитывает возрастные особенности школьника.

Цель:

• Расширить представления учащихся об окружающем мире, удовлетворить интерес к устройству окружающих их предметов, механизмов, машин и приборов, способствовать развитию творческих способностей.

Задачи:

• Способствовать развитию интереса к изучению физики.

• Расширить и углубить знания учащихся.

• Развить интерес и способность к самоорганизации, готовность к сотрудничеству, активность и самостоятельность, умение вести диалог.

• Создать условия для развития творческого потенциала каждого ученика.

Поскольку наблюдения и опыты являются источниками знаний о природе, ученики выступают в роли физиков-исследователей. Выполнение самостоятельных практических работ обеспечивает связь физического эксперимента с изучаемым теоретическим материалом, что позволяет детям, позволяет самостоятельно делать обобщения и выводы.

Учитель выступает в роли консультанта. В большей степени необходимо понимать и чувствовать, как учится ребенок, координировать и направлять его деятельность, учить учится. Лучшим вариантом в организации этого курса является проектная деятельность.

Тематическое планирование

Итого: 17 часов

Содержание.

Измерение физических величин. ( 2 часа) Мерная саженью 1час Мы научились на уроках делать измерения масштабной линейкой, метром, рулеткой, штангенциркулем и т.д. Приемы измерений, применяемые в сельском хозяйстве, те же, но инструменты в зависимости от условий работы используются иные. Вы обращали внимание на то, как, быстро шагая по полю, учетчик тракторной бригады измеряет участок, вспаханной трактористом. В его руке мелькает инструмент, называемый мерной саженью. Расстояние между ножками сажени равно 2м. Точность измерения саженью не велика, но она вполне достаточна для измерения земельных массивов. Ножки мерной сажени при измерении должны ставиться точно по прямой линии. Учетчик считает количество взмахов мерной саженью и результат умножает на два. Получается длина в метрах. Есть мерные сажени со счетчиками, автоматически указывающими число отмеренных метров. Размеры поля можно измерить метром, мерной цепью, рулеткой, но этого неудобно и нерационально, так как измерение рулеткой и мерной цепью приходится делать двоим. В настоящее время в колхозах и совхозах на все поля имеются карты, в которых указаны их площади. Поэтому, если поле обработано полностью, отпадает необходимость производить обмер его вновь.

Практическая работа 1.Сделайте мерную сажень сами. Она вам пригодится для практических работ на местности.

Бороздомер 1 чса. Агроном проверяет глубину вспашки. Как он это делает? Если измерять глубину, пользуясь обыкновенной линейкой, то по правилам измерения следовало бы лечь в борозду и смотреть на деления под прямым углом так, чтобы уровень невспаханной части поля совместился с соответствующем делением линейки. К этому нужно добавить, что на глаз трудно установить линейку перпендикулярно дну борозды. Но агроном измеряет глубину вспашки, даже не наклоняясь к борозде. Делает он это не линейкой, а специальным прибором- бороздомером.

Прибор этот очень прост по устройству и удобен в работе. Он состоит их двух равных по длине брусков - подвижного а и неподвижного б, соединенных вверху и внизу обоймами. Неподвижный брусок имеет основание в виде прямоугольного треугольника, которым он ставится на невспаханное поле, а подвижной брусок опускается в это время на дно борозды. В верхней части неподвижного бруска сделана шкала с делениями с сантиметрах, идущими сверху, начиная от 0. Чтобы узнать глубину борозды, достаточно посмотреть соответствующее деление шкалы, находящиеся против конца подвижного бруска.

Практическая работа 2.Сами сделайте бороздомер и определите им глубину вспашки.

Движение и силы 5 час.

Равномерное движение 1 час.

Как вы знаете, разные сельскохозяйственные работы выполняются при различных скоростях движения. До недавнего времени такими скоростями были: Скорость хода лошади, впряженной в плуг и борону 3,6км/ч. Рабочая скорость пахотного агрегата 4,5км/ч Скорость движения конной сеялки 3,6км/ч Скорость движения тракторной сеялки 5,4км/ч

Создание новых тракторов, в которых предусмотрены переключения на более повышенные скорости движения, позволяет теперь работать с большой производительностью. Например, трактор «Т-150К» имеет скорости движения от 8,6 до 29 км/ч, трактор «К-700» -от 2,82 до 30,8 км/ч, колесные тракторы – от 2,1 до 33,4 км/ч.

Современные сельскохозяйственные машины позволяют выполнять сельскохозяйственные работы на повышенных скоростях движения: Вспашка 12км/ч ; Боронование 10-12км/ч ; Лущение 8-12 км/ч Прикатывание почвы 6-12км/ч ; Посев зерновых культур до 15км/ч

Рабочие скорости агрегатов подбираются с учетом требований агротехники. 1.Жатка валковая навесная «ЖВ-15» имеет ширину захвата 15м и транспортируется трактором «МТЗ-5» с рабочей скоростью 6км/ч. Сколько гектаров пшеницы сожнет она за 8ч при 100% использовании рабочего времени?

2. Поле имеет длину 756м, ширину 500м. Сколько времени потребуется для скашивания хлеба с этого поля комбайном «Сибиряк», движущимся со средней скоростью 7км/ч при ширине захвата 6м, если рабочее время в загонке используется на 90%?

Практическая работа 3. Скоро ли начнется дождь? Чтобы узнать, через сколько времени будет туча над местом работы, сделали три замера времени: первый раз от вспышки молнии до раската грома прошло 30с, во второй раз (отсчет был сделан через 6мин после первого)- 20с. Считая, что гром и молния возникают одновременно, а звук идет со скоростью 340м/с, подсчитали, что дождь над током начнется через 12 мин после второго замера времени.

Неравномерное движение . Решение задач 1 час.

В жизни в сельскохозяйственной технике мы повседневно встречаемся с неравномерным движением. Трактор, например, в зависимости от условий дороги меняет скорость движения. Работу по вспашке поля выполняют с различной скоростью. В зависимости от состава почвы и ее состояния скорость машин изменяется (тяжелая или легкая, влажная или сухая и т.п.). Комбайн расстояние в 15 км от колхоза до поля прошел со скоростью 10км/ч, работал на уборке колосовых со скоростью 6км/ч в течении 8ч и переезжал с одного поля на другое со скоростью 10км/ч в течении 30мин. Определите среднюю скорость движения комбайна на всем пути.

Инерция 1 час.

Явление сохранения скорости тела после прекращения действия на него других тел называется инерцией. Чем больше масса тела, тем труднее изменить его скорость. Вот примеры инерции. Всадник быстро скачет на лошади. Лошадь, испугавшись чего-то, внезапно остановилась, передние ноги ее уперлись в землю, а задние высоко подброшены вверх. Всадник стремительно летит вперед через голову лошади. Почему всадник не удержался в седле? (Потому что лошадь остановилась, а всадник по инерции продолжает движение вперед. Это случай инерции движения.)

Вот несколько практических советов, основанных на явлении инерции.

1. Ботву свеклы обрезайте быстрым ударом ножа. Ботва при этом легко обрезается.

2. При прополке сорных трав, при выдергивании корнеплодов из земли во избежание обрывов стеблей надежнее тянуть их медленно, а не рывком.

3. Трава при кошении ее косой не успевает отклониться при быстром ударе острия косы и легко срезается.

Измерение силы 1 час.

Как известно, силу можно измерить при помощи динамометра. В сельскохозяйственной технике используются динамометры с мощными спиральными пружинами, позволяющими измерять большие силы. Динамометром измеряют силу тяги трактора или тяговое сопротивление, которое оказывает при работе та или иная сельскохозяйственная машина. Знать силу необходимо для того, чтобы правильно скомплектовать агрегат, т.е. группу машин, предназначенных для совместной работы.

Например, тракторист получил задание провести культивацию почвы с одновременным боронованием. Сколько нужно прицепить к трактору борон и культиваторов? Если их присоединить мало, то работа будет идти непроизводительно; если много, то мощность трактора будет недостаточна.

Давление 1 час.

Величину, численно равную силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно к этой поверхности, называют давление. За единицу давления в СИ принимают 1Па(Паскаль) =1Н/м. В сельскохозяйственной технике давление все еще измеряют в килограмм-силах на квадратный сантиметр и в атмосферах. 1 кгс/см=100000 Па; 1ат=1 кгс/см

Человеку в его практической деятельности приходится решать задачи, связанные как с увеличением, так и с уменьшением давления.

Какой высоты дом можно построить? Строители, прежде чем приступить к постройке здания, исследуют грунт, определяют, какое давление он может выдержать, и в зависимости от этого рассчитывают ширину фундамента и высоту дома. Опытным путем установлено предельно допустимые давления – от 1,0 до 6,0 кг с/см- для различных грунтов. Какой же высоты здание можно построить? Это будет зависеть от грунта, площади фундамента и от материала, из которого строится здание.

Например, предстоит построить дом из кирпича на песчаном грунте, выдерживающем давление 1, 8кгс/см, плотность кирпича 1, 8 г/см, а ширина фундамента равна ширине стен. Какова может быть высота стен?

Разумеется, наши расчеты весьма приближенные, так как мы учли лишь вес стен, но не приняли во внимание вес перекрытий и пр.

1. Посчитайте, какой высоты здание можно построить на глинистом грунте, если площадь фундамента будет в 3 раза больше площади стен. Материал- кирпич плотностью 1,8 г/см, грунт выдерживает давление 3 кгс/см.

2. Трактор весит 11х10 Н. Его среднее давление на почву 5 Н/см. Определите опорную поверхность обеих гусениц.

Давление жидкостей и газов 5 час.

Борьба с сельскохозяйственными вредителями 1 час.

Для борьбы с сельскохозяйственными вредителями пользуются ранцевыми опрыскивателями, которые растворенный яд приводят в туманнообразное состояние. Туман оседает на расстениях в виде тончайших капелек распыленной жидкости. Возбудитель болезней и другие вредные насекомые при этом погибают.

Как приходит вода на ферму? Говоря о давлении жидкости, нужно помнить о двух основных физических закономерностях: в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном горизонтальном уровне;

давление жидкости зависит от ее плотности и высоты столба.

Гидравлические подъемники и тормоза.1 час

На законе Паскаля основано устройство различных гидравлических механизмов, широко применяемых в сельскохозяйственных машинах. Вы наблюдали, как при нажатии на педаль шофер останавливает автомашину. Это работа гидравлических тормозов. Переключение одной ихз рукояток самоходного комбайна приводит к подъему или опусканию жатки комбайна. Это работа гидравлического подъемника.

На многих автомашинах с большой грузоподъемностью установлены пневматические тормоза( «МАЗ-500», «ЗИЛ-130», «КАЗ-608»), действие которых основано также на законе Паскаля. Такой тормоз приводится в действие сжатым воздухом.

Практическая работа №4. Сделайте сами поилку для птицы.

В хозяйстве иногда бывает очень трудно обеспечивать птицу свежей водой. Вода, поставленная в открытом сосуде, быстро загрязняется. Можно сделать поилку, в которую вода будет поступать автоматически по мере потребления ее птицами. Воздух будит помогать поить птиц, а человеку только времени придется наполнять сосуд водой. Устройство поилки в блюде или в каком либо другом мелком сосуде наливают небольшое количество воды. К стене или отдельной подставке прикрепляют два зажима, в которые вниз горлышком вставляют бутылку, наполненную водой.

Как воздух «доит» коров.

На всех крупных молочнотоварных фермах применяется машинное доение коров. Доение происходит за счет атмосферного давления.

Работа. Энергия.1 час

Работа измеряется в джоулях: 1 Дж=1 Н х 1 м.

Человек, вскапывая почву, скашивая траву, проплывая поле, управляя сельскохозяйственными машинами и т.п., совершает работу. Совершает работу и лошадь, перевозящая груз, и автомашина, и различные сельскохозяйственные орудия.

Как определить работу, совершаемую трактором на вспашке поля?

При наличии динамометра. Динамометром определили, что трактор тянет шестикорпусный плуг с силой 15000 Н. Какую работу он совершает при вспашке одного гектара поля?

Решите самостоятельно:

1. Шарнирно-рычажный стогометатель «СШР-0,5» поднимает копну сена весом 5000 Н на высоту 6 м. Определите его работу при подъеме одной копны?

2. Трактор транспортирует 30 борон с захватом 1 м и тяговым сопротивлением 700 Н каждая. Какую работу совершит трактор при бороновании 1 га. Земли?

Мощность 1 час

Решение задачи 2.

Мощность измеряется в киловаттах:1 кВт=1000 Вт. 1 Вт=1Дж/с. В сельскохозяйственной практике мощности (кроме мощностей электрических установок) измеряются в лошадиных силах. 1 л.с.=736 Вт.; 1 кВт=1,36 л.с.

Мощность различных двигателей.

Как выразить мощность в киловаттах, если она указана в лошадиных силах? Мощность двигателя трактора «Т-150» равна 150 л.с. Выразить ее в киловаттах: Р=150 л.с.:1,36 л.с. /кВт=110кВт

Простые механизмы.1 час

Рычаги, блоки, полиспасты, ворот, наклонная плоскость и другие простые механизмы широко применяются в различных сельскохозяйственных устройствах как самостоятельно, так и в разных сочетаниях.

Ключ, применяемый для отвертывания гаек при сборке и разборке сельскохозяйственных машин, является рычагом второго рода; садовые ножницы-рычаг первого ряда; штурвал комбайна и автомашины- это тоже рычаги.

Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а подвижный дает выигрыш в силе в 2 раза.

Винт в сельскохозяйственной технике получил широкое применение. Он является основной частью винтовых транспортеров и называется шнеком. Ленточным транспортером можно перемещать груз или в горизонтальном направлении, или под небольшим углом. Шнек же применяется для горизонтального и наклонного транспортирования сыпучих и кусковых материалов. В условиях животноводческих ферм шнеки могут не только транспортировать зерновые и мучные корма, но и перемешивать в процессе перемещения различные сухие или увлажненные кормовые смеси.

Экскурсия 3 час

В настоящее время широко применяются зерноуборочные комбайна «Нива», «Сибиряк», «Колос». Комбайн означает «комбинированная машина», т.е. машина, соединяющая несколько механизмов, выполняющих различные операции. Зерноуборочный комбайн убирает полевые культуры. Он жнет, обмолачивает, очищает зерно и выгружает его в автомашины. Все это делается на ходу, без остановки комбайна для разгрузки бункера. Сзади комбайна- копнитель, где собирается подпрессованная солома и полова, которая выбрасывается большими кучами.

Современный комбайн оборудован гидравлической системой и навесным механизированном копнителем с автоматическим сбросом копны.

Световая и звуковая сигнализация обеспечивает контроль за работой основных механизмов. Под действием колебаний решета и струи воздуха, создаваемой вентилятором, ворох разделяется на три части: зерно, мелкие примеси(полова и обоина), остатки колосьев.

Для уменьшения трения в комбайне трущиеся части смазывают, трение скольжения по возможности заменено трением качения.

Проект

Узнайте на экскурсии:

1. Какова марка комбайна?

2. Какова производительность ( пропускная способность молотилки в килограммах хлебной массы за 1 с)?

3. Какова мощность двигателя комбайна?

4. Каково давление воздуха в шинах колес, масла в гидравлической системе?

5. Каковы скорости движения комбайна?

6. Есть ли на комбайне спидометр?

7. Какая автоматика действует на комбайн?

Литература.

1. Куприн М.Я. Физика в сельском хозяйстве. М., «Просвещение», 1977.

2. Единицы физических величин. Комитет стандартов. Издательство официальное, 1970

3. Куприн М.Я. Решение задач по физике. Практическое пособие для самообразования. Южно-Уральское книжное издательство, 1967.

4. Носов М.С. Механизация работ на животноводческих фермах. М., «Высшая школа», 1973.

5. Усов А.В. и др Связь преподавания физики в средней школе с сельскохозяйственным производством. М., «Просвещение», 1976