Ох і люта зима! 10 експериментів з географії, фізики й біології, які збадьорять ваших учнів

Джерело: Освіторія

Січень 2026 року в столиці України став найхолоднішим за останнє десятиліття, а початок лютого дивує екстремальними снігопадами. Учні вже побували на вимушених канікулах до 1 лютого через тотальну холоднечу в закладах освіти після обстрілів, але потепління нам тільки сниться! Щоб журитися продуктивно ми запросили креативних учителів географії, фізики та біології. Андрій Уткін, Максим Гвоздецький, Богдан Завидовський, Руслан Шаламов та Максим Рудич підготували для учнів цікавезні тематичні вправи на тему апокаліптичних холодів і покращення добробуту українців у ще один період непростих часів. 

Знання із фізики, географії та біології допомагають ухвалювати розумні, безпечні й ефективні рішення в складних умовах. Холод не перемагають лайфхаками — стратегічно базові знання природничих наук завжди спрацьовують краще. Саме такий підхід у контексті реформи НУШ розвиває здатність мислити, аналізувати й діяти відповідально. І це, зрештою, одна з ключових цілей сучасної освіти. Креативні вчителі створили цікаві практичні вправи для учнів початкової, середньої та старшої школи. 

Предмет «Географія»

Хто пропонує завдання: 

Андрій Уткін, учитель географії школи «Мідгард», місто Київ

 Спрогнозуйте з учнями ймовірність масованого обстрілу 

Розгляньте з учнями різні області України й проведіть внутрішнє дослідження. Це дозволить поєднати кліматологію з практичною безпекою.

• У яких областях зимові погодні явища найбільш небезпечні? 

• Запропонуйте рекомендації для населення на основі аналізу кліматичних даних.

Ще одне цікаве завдання, яке надихає моїх учнів: 

• Проаналізуйте дані метеопрогнозів з https://www.meteo.gov.ua, а також карти Ventusky, Windy.com або Оpenweathermap і спрогнозуйте ймовірність масованих атак, зокрема на енергетику. Говоримо з учнями про те, що так можемо передбачити в подальшому тривалі відключення світла та/або тепла і допомогти людям підготуватися до цього частого нині явища.

Екстремально низькі температури і нахил земної осі: який зв’язок? 

Подивіться на фото. Ви вже знаєте, що в Північній півкулі (у нас) — зима, у Південній — літо. Наприклад, в Антарктиді зараз тепліше, ніж у росії. Станом на 19 січня 2026 року температура внутрішніх районів Антарктиди не перевищувала −40°C, тоді як на росії −43°C і нижче. А на станції «Академік Вернадський» взагалі 0°C і вище. Чим пояснюється це явище? 

Відповідь: 

Це явище пояснюється нахилом земної осі відносно Сонця, що зумовлює різну освітленість півкуль протягом року. 

Предмет «Фізика»

Хто пропонує завдання: 

Максим Гвоздецький, учитель фізики Запорізької гімназії № 11,

переможець Global Teacher Prize Ukraine 2023 у номінації «Вчитель-новатор року»

Завдання із фантастичного фільму про апокаліпсис «Післязавтра» 

Вигляд рідної планети такий звичний, що ми віримо, ніби він залишиться незмінним. Але що як за лічені дні Земля раптом зміниться до невпізнання? Саме це й відбувається у фантастичному трилері «Післязавтра». Тепер людству доведеться встояти перед невідворотним екологічним лихом та зміною клімату.

Безхатьку разом з іншими людьми вдалося сховатися від холоду в бібліотеці. Він рвав аркуші паперу, м’яв їх та пхав собі під одяг. Навіщо він це робив та як це дозволяло йому зберегти тепло свого тіла? Чи спрацює це в реальних умовах? 

Відповідь:

Зім’ятий папір створює багато порожнин, заповнених повітрям. Повітря — поганий теплопровідник, тому воно працює як теплоізоляція. Але тут є і свої мінуси. Папір легко зминається → шар повітря може зменшуватися. Папір вбирає вологу (піт, сніг) → різко зростає теплопровідність. Незручно і небезпечно для тривалого використання.

Як нам краще вдягатись і взуватись у люті морози 

➡️ Чому в холодну погоду краще одягнути кілька шарів більш тонкого одягу, ніж один більш щільний?

Відповідь:

Тому що тепло утримує не тканина, а повітря між шарами. Багатошаровість створює теплоізоляційний бар’єр, який гальмує вихід тепла з тіла.

Фізика процесу:

Між шарами одягу утворюються повітряні прошарки.

Повітря — поганий теплопровідник.

Це зменшує втрати тепла через теплопровідність і конвекцію.

➡️ Чому небажано, щоб взуття в холодну пору року щільно прилягало до ноги?

Відповідь:

Між ногою і взуттям має бути невеликий шар повітря.

Повітря — поганий провідник тепла, тобто воно працює як теплоізолятор. Також щільне прилягання збільшує площу контакту ноги з холодним матеріалом взуття.

Що допомагає зберегти тепло в наших домівках 

У старих будинках килим та штори — це не тільки елементи інтер’єру. Для чого вони потрібні ще?

Відповідь:

У квартирах з недостатнім опаленням або тонкими стінами (наприклад, у «хрущовках») килими стають додатковим теплоізоляційним шаром. Так само й щільні штори в старих будинках слугують бар’єром між холодною шибкою і кімнатою, зберігаючи тепло взимку та прохолоду влітку.

Дуже рідко можна зустріти вікна з одним склом — навіть старі рами робили з кількох шарів скла. Сучасні склопакети можуть містити і 4 скла (трикамерні). Чому не можна використати просто одне товсте скло?

Відповідь:

Повітря між склом є теплоізолятором. Багатошарове скло у вікні працює як термос за рахунок повітряних камер. Також у склопакетах може розміщуватися й інших газ (аргон) для зменшення втрати тепла.

Секрет рятувальної ковдри 

➡️ Чому фольга або термоковдра може врятувати людину від переохолодження, хоча вона дуже тонка?

Відповідь:

Принцип роботи рятувальної ковдри базується на тепловідбивних властивостях матеріалу, з якого вона виготовлена. Зазвичай таке покривало складається з двох шарів плівки, між якими є шар металізованого матеріалу (найчастіше — алюмінію). Цей металевий шар здатен відбивати до 90% тепла назад до тіла, що дозволяє зберігати тепло та запобігати його втраті.

Коли людина вкривається рятувальною ковдрою, створюється бар’єр між тілом і навколишнім середовищем. Металізований шар на поверхні ковдри відбиває тепло від тіла назад до нього, мінімізуючи тепловтрати та допомагаючи підтримувати оптимальну температуру тіла. Варто пам’ятати, що рятувальна ковдра не генерує тепло, а тільки дозволяє зменшити його втрату.

Предмет «Біологія»

Хто пропонує завдання: 

Богдан Завидовський, учитель біології, хімії, «Я у світі»,

фіналіст Global Teacher Prize Ukraine, місто Дніпро

Підтримати тепловий баланс організму допомагає не лише обігрів, а й їжа. Багато читачів можуть вважати, що головне в цьому — кількість спожитих калорій. Проте з точки зору термодинаміки організму критично важливим є показник TEF (Thermic Effect of Food — тепловий ефект їжі). Ця енергія є частиною загальної калорійності їжі, але на відміну від інших витрат вона безпосередньо переходить у тепло. Це кількість енергії, яку організм витрачає на розщеплення та метаболізм нутрієнтів. Важливо, що ця енергія виділяється у вигляді ендогенного тепла, яке зігріває нас ізсередини.

Запропонуйте учням компетентнісно-орієнтоване завдання, що інтегрує природничі науки (фізику, хімію та біологію) і дозволить зрозуміти різницю між кількістю спожитих калорій і тепловим ефектом їжі.

Практичне завдання «Термодинамічне меню»

Наукова база для розрахунків

Для виконання завдання ми будемо використовувати дані, що базуються на метаболічних дослідженнях: 

Контекст: ви маєте обрати один із трьох варіантів перекусу. Кожен з них має масу приблизно 150–200 г.

Ваша мета: серед запропонованих варіантів обрати той, що забезпечить найбільшу кількість теплової енергії безпосередньо в процесі засвоєння.

Варіанти перекусів для розрахунку

Варіант №1

• Вівсяна каша (суха вага): 100 г (вуглеводи — 65 г; білки — 12 г; жири — 6 г).

• Сушені яблука: 50 г (вуглеводи — 30 г; білки — 1 г).

Варіант №2

• Волоські горіхи: 50 г (білки — 7,5 г; жири — 32,5 г; вуглеводи — 3,5 г).

• Насіння соняшника: 50 г (білки — 10 г; жири — 26 г; вуглеводи — 5 г).

Варіант №3

• Червона сочевиця (відварена/паштет): 150 г (білки — 36 г; вуглеводи — 75 г; жири — 1,5 г).

• Гарбузове насіння: 30 г (білки — 9 г; вуглеводи — 3 г; жири — 14 г).

Інструкція для виконання завдання

Обчисліть тепловий ефект (Q), спираючись на дані таблиці, у кожному варіанті перекусу для кожної групи нутрієнтів окремо:

Обчисліть загальну кількість «метаболічного тепла» для кожного варіанта:

Зробіть висновок: який варіант найкраще підходить для підтримки тепла в організмі в умовах холоду, а який — лише для поповнення калорій?

Практичне завдання «Хімічна грілка»

У вас є хімічна грілка, що містить 50 г чистого заліза. При окисненні 1 моль заліза виділяється 411 кДж енергії. Для нагрівання 1 кг (1 л) води на 1°C потрібно витратити приблизно 4,19 кДж енергії (це питома теплоємність води).

Обчисліть повний енергетичний заряд грілки. Визначте, на скільки градусів ця грілка могла б (теоретично) нагріти 1 л води, якби вся енергія пішла на нагрівання без втрат.

Екзотермічна реакція окиснення заліза, що відбувається в хімічних грілках:

Експеримент для учнів «Як різні матеріали зменшують втрату тепла»

Вимірювання термічного опору утеплення. Порівняємо, як різні матеріали зменшують втрату тепла, і побудуємо криві охолодження.

Обладнання

• Термометр (краще цифровий)

• Три ідентичні пластикові пляшки об’ємом 0,5 л

• Гаряча вода

Матеріали для утеплення

• Рушник

• Фольга/термоковдра

План експерименту

Наберіть однакову кількість води (наприклад 400 мл) у кожну пляшку, заміряйте та запишіть початкову температуру води.

Підготуйте пляшки

№1 — без утеплення.

№2 — обгорніть одним шаром рушника.

№3 — зробіть максимальне утеплення: обгорніть кількома шарами рушника + додатково ковдрою чи перемежуйте шари рушника, обгортаючи фольгою.

Вимірюйте температуру через кожні 5 хв протягом 30 хв

Обробка результатів

1. Обчисліть зміну температури за 30 хв для кожної пляшки.

2. Побудуйте графіки охолодження.

3. Знайдіть коефіцієнт втрат тепла (коефіцієнт швидкості охолодження k), використовуючи наближене рівняння закону охолодження Ньютона-Ріхмана:

Кроки для розрахунку на звичайному смартфоні:

1. Відніміть початкову температуру води від температури в кімнаті.

2. Відніміть температуру води у пляшці, заміряну через 30 хв, від температури в кімнаті.

3. Поділіть перше число на друге. Ви отримаєте число, більше за 1.

4. Натисніть кнопку In (натуральний логарифм) на калькуляторі для обчислення натурального логарифма отриманого результату.

5. На завершення — поділіть це на загальну кількість часу (якщо рахуємо у хвилинах, то на 30).

Очікувані результати

Пляшка №1 охолоджується найшвидше, відповідно має великий k.

Пляшка №3 охолоджується найповільніше, відповідно розраховується найменший k.

Висновки для учнів

Повітря між шарами — чудовий ізолятор тепла. Комбінація матеріалів дає ефект синергії, що зменшує коефіцієнт швидкості охолодження.

Предмет «Біологія»

Хто пропонує завдання: 

Руслан Шаламов, учитель біології та екології, переможець премії Global Teacher Prize Ukraine 2025, місто Харків

Завдання про температуру людського тіла 

Розгляньте графік добових коливань температури тіла людини й укажіть усі правильні твердження.

І. Коливання температури людського тіла сягають понад 2°С протягом доби.

ІІ. Для отримання адекватних показників температури тіла її потрібно вимірювати в різний час протягом кількох діб.

ІІІ. Найвища температура тіла спостерігається під час денної активності організму.

Виберіть одну відповідь:

1. Усі твердження є неправильними

2. Правильні перше і друге твердження

3. Правильне лише третє твердження

4. Правильне лише перше твердження

5. Правильне лише друге твердження

Завдання про холоднокровних тварин у різні пори року 

Життєдіяльність холоднокровних тварин залежить від погоди: вони не здатні підтримувати температуру тіла на рівні, вищому за температуру навколишнього середовища. Однак у природі завжди є винятки. Нещодавні спостереження за південноамериканськими ящірками тегу показали, що температура тіла в них може підтримуватися вище температури довкілля в певні періоди року. На графіках наведено зміни температури тіла тегу, температури в норах і на сонці. На діаграмі в правій частині наведено різницю між температурою тіла тегу і температурою в норі в найхолодніший час доби (з 4-ої до 6-ої години).

Після такої цікавої інформації від учителя біології в класі почалося жваве обговорення. Тарас припустив, що найбільша різниця температури тіла ящірки й навколишнього середовища в найхолодніший період доби спостерігається у жовтні. Андрій висловив думку, що найменша різниця температури тіла ящірки й температури в норі спостерігається у червні, тому можна припустити, що саме в цей період тегу впадають у сплячку. Ольга зауважила, що найбільші відмінності в активності тегу спостерігаються між січнем і квітнем. Хто з учасників дискусії має рацію?

Виберіть одну відповідь:

1. Усі троє учасників дискусії мають рацію

2. Усі учасники дискусії висловили неправильні припущення

3. Лише Ольга має рацію

4. Лише Андрій і Ольга мають рацію

5. Лише Тарас і Андрій мають рацію

Завдання про тюленя, який плаває в крижаній воді

Підтримувати постійну температуру тіла в холодній воді тюленю допомагає товстий шар підшкірного жиру, товщина якого сягає 60 % діаметра поперечного перерізу тіла. Будучи теплоізолятором, жир запобігає втраті тепла тілом. Однак виникає питання: як тюленю вдається втрачати зайве тепло під час плавання, полювання й інших фізичних навантажень? Відповідь полягає в тому, що жир розташований не безпосередньо під шкірою, а дещо глибше. Між жиром і шкірою існує прошарок, густо пронизаний кровоносними судинами. Тюлень може змінювати діаметр судин і тим самим регулювати тепловитрати. Визначте єдине правильне твердження щодо роботи цього судинного прошарку.

Виберіть одну відповідь:

A. У разі підвищення температури тіла тюленя внаслідок фізичних навантажень судини під шкірою звужуються

B. За підвищення температури навколишнього середовища судини під шкірою звужуються

C. Судини під шкірою звужуються задля збільшення тепловитрат організмом

D. За збільшення теплопродукції судини під шкірою розширюються

E. За зниження температури навколишнього середовища судини під шкірою розширюються

Предмет «Біологія»

Хто пропонує завдання: 

Максим Рудич, учитель біології,

входить у ТОП-50 Global Teacher Prize Ukraine  

Вправа-гра «Назвіть якомога більше простих дій,

які допоможуть зігрітись, якщо вдома немає опалення»  

Відповіді:

1. Одягатися шарами — термобілизна, шар тонкого бавовняного одягу і верхній шар (вовняний светр, флісовий спортивний костюм).

2. Завжди мати під рукою термос із теплою водою (запаси можна поповнювати в найближчій до оселі кав’ярні) для приготування чаю. Для кращого ефекту зігрівання в чай можна додавати спеції — імбир, корицю.   

3. Частіше рухатись і розминатись, не сидіти вдома на одному місці. Якщо тіло й ноги мерзнуть — скористатися хімічними грілками для рук і ніг (і пам’ятати, що клеїти їх безпосередньо на шкіру заборонено).

4. Використовувати тільки безпечні джерела тепла й не залишати їх без нагляду*. 

5. Якщо доводиться спати в дуже холодному приміщенні — використовувати кілька шарів ковдр (перевага ковдрам з вовняним утеплювачем), одягати на ноги перед сном кілька пар шкарпеток (і ніколи не лягати в тих шкарпетках, у яких ви ходили вдень), користуватися для обігрівання тіла кількома грілками з гарячою водою. Уже перевірений багатьма українцями варіант для сну в холодних оселях — спати в невеликому наметі, розстеливши знизу термокилимок або ізотермічну термоковдру.  

*Ці та інші практичні поради Максима Рудича — у тренінговому пакеті для вчителів «Гігієна 360: тіло, думки, їжа, довкілля»