Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение
высшего образования
«Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил
«Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
Кадетский корпус (инженерная школа)
Открытый урок по физики, химии и биологии
Тема: «Свойства жидкости»
Подготовили: учитель физики ВКК Ветохина Татьяна Николаевна
учитель химии и биологии, к.х.н. Куренкова Ольга Валерьевна
Воронеж
2016 г.
Тип урока: интегрированный урок
Оборудование и реактивы: проектор, экран, химические стаканы, набор капилляров, фильтровальная бумага, вода с красителями, подсолнечное масло.
Цель урока: формирование у учащихся умений реализации новых способов действия, расширение понятийной базы за счет включения в нее новых элементов.
Задачи урока:
Образовательные: изучить свойства жидкости (их причины, закономерности); формировать практические навыки;
Развивающие: развивать умение выделять главное, приводить примеры, формулировать выводы, анализировать предлагаемую информацию, способствовать овладению методами научного исследования (проводить самостоятельно эксперимент и делать выводы на основе анализа общих и отличительных черт объектов);
Воспитательные: создать условия для положительной мотивации при изучении предметов естественного цикла, используя разнообразные приёмы деятельности, сообщая интересные сведения.
Методы: рассказ, беседа, практическая работа.
ХОД УРОКА
На экране эпиграф урока: «Мыльный пузырь — самое красивое и самое совершенное, что существует в природе». М. Твен
I. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
- принятие рапорта у воспитанника, приветствие, определение готовности класса к уроку, отметка отсутствующих.
II. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ
Учитель физики: Каждый из нас в своей повседневной жизни не раз сталкивался и с обыденными с одной стороны, но вместе тем удивительными с другой стороны явлениями, совершенно не задумываясь при этом, с какими замечательными физическими явлениями имеем дело. Все дети прекрасно знают, что «куличики» и замки можно строить только из мокрого песка. Сухие песчинки не пристают друг к другу. Но так же не пристают друг к другу и песчинки, целиком погружённые в воду. Во время уроков рисования каждый из вас не раз замечал, что волоски кисточки расходятся в воде и тут же слипаются, если кисточку вынуть из воды. Задумывался ли кто – то из вас, почему так происходит?
Почему водомерки так легко перемещаются по поверхности воды?
На этом уроке и попробуем дать объяснение этим явлениям.
Но прежде немного понаблюдаем за прекрасными созданиями природы – мыльными пузырями (форма, переливы красок). (Один из учеников выдувает мыльные пузыри).
Попробуем сейчас проделать первый опыт. Приглашается ученик, которому предлагают проделать опыт №1.
Опыт № 1
«Плавающие скрепки»
Осторожно опустите скрепку на поверхность воды так, чтобы она осталась на поверхности.
Ребята, как выдумаете, о чём пойдёт речь на уроке?
Учащиеся самостоятельно формулируют тему «Свойства жидкости».
III. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Учитель физики: Задумывались ли вы над вопросом: есть ли у воды форма? Ведь вода должна принимать форму сосуда. И тем не менее у воды есть форма - шар. Это прекрасно знают космонавты, которые не раз разливали воду на борту космических станций. В невесомости вода немедленно собирается в шарики, большие и маленькие, которые парят вокруг космонавтов. Почему же вода собирается в шарики? Всё дело во взаимодействиях между молекулами. Силы связи между молекулами воды велики. Рассмотрим молекулы на поверхности и внутри жидкости.
Та молекула, которая оказалась на поверхности, не может так просто оторваться от своих подружек - они тащат её, «вцепившись в юбку», назад. Поэтому каждая молекула втягивается с поверхности внутрь жидкости, и эта внутренняя сила, в свою очередь, стягивает поверхность. Химики называют её силой поверхностного натяжения. У воды она особенно велика. Вот почему в невесомости, где нет силы тяжести, вода собирается в капельки-шарики.
Вода, зацепившись за невидимую паутину, повисает на ней не кубиками и не пирамидками, а шариками. Это самая выгодная форма для воды, поскольку у сферы самая маленькая площадь поверхности среди всех мыслимых и немыслимых объемных тел. Стремление к минимализму – один из законов природы. На поверхности воды существует сила поверхностного натяжения, которая определяется по формуле:
[pic]
Эта сила удерживает жучка-водомерку, скрепки и другие лёгкие предметы на поверхности воды.
Рассмотрим ещё одно свойство жидкости - смачивание твёрдых тел.
Когда жидкость соприкасается с твердым телом, на границе их раздела возможны следующие ситуации. Если силы притяжения молекул жидкости друг к другу меньше сил их притяжения к молекулам твердого тела, жидкость должна растекаться по поверхности твердого тела и смачивать его. Если же будут преобладать силы притяжения между молекулами самой жидкости, она будет стремиться принять форму капли. Поверхность твердого тела смачиваться не будет.
Явления смачивания и несмачивания хорошо известны из жизни. Смачиваются водой бумага, асфальт, кирпич. Не смачиваются водой жирные поверхности, листья некоторых растений. Капельки ртути на стекле, по той же причине, имеют форму шариков.
Учитель химии: А теперь поговорим о значении смачиваемости. Какую фразу мы чаще всего слышим от родителей или учителей перед обедом? Конечно, это фраза: «Мойте руки перед едой». А как мы моем руки? (при помощи мыла и теплой воды). Почему же мыло и теплая вода делают наши руки чистыми?
Когда мы моем руки простой водой, необходимо помнить, что у воды достаточно большой коэффициент поверхностного натяжения. Это значит, что вода будет плохо смачивать ладони. Что же мы делаем, чтобы уменьшить коэффициент поверхностного натяжения?
Во-первых: воспользоваться теплой водой (как вы помните/знаете у теплой воды коэффициент поверхностного натяжения меньше).
Во-вторых: воспользоваться мылом. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые содержаться в мыле заметно уменьшают коэффициент поверхностного натяжения. И как следствие, смачивание становится намного лучше, вода проникает во все грязные места и наши руки становятся чистыми.
Что же такое ПАВ? Уникальность ПАВ в том, что их молекулы состоят из двух частей (говорят такие вещества дифильны). Одна часть полярная – гидрофильная («любящая воду»), другая неполярная – гидрофобная («боящаяся воды»).
В случае с водой и грязью миллионы таких молекул неполярной частью притягиваются к неполярным молекулам грязи и как бы окутывают их со всех сторон. Образуются шарообразные конструкции, которые на языке химии называются мицеллы. В итоге отделенные друг от друга молекулы грязи так и остаются в крепких объятиях ПАВ и смешиваются с молекулами воды. То же самое происходит и при стирке.
Примером применения смачивания в живой природе могут служить перья водоплавающих птиц. Это перья всегда смазаны жировыми выделениями из особых желез, что приводит к тому, что перья этих птиц не смачиваются водой. Толстый слой воздуха, запасаемый таким образом в перьях, например, утки служит хорошим теплоизолятором.
Теперь вы сможете объяснить с научной точки зрения пословицу «Как с гуся вода».
Учитель физики: Сила поверхностного натяжения заставляет воду подниматься вверх по трещинкам и тонким каналам в почве, по корням, стволам и листьям растений, да и просто по тонким трубкам - капиллярам. Положите краешек полотенца в тазик с водой. Через некоторое время вы обнаружите, что всё полотенце мокрое (демонстрация набора капилляров). Высота поднятия жидкости по капилляру определяется по формуле:
[pic]
Учитель биологии: Без капиллярных явлений существование живых организмов просто невозможно. Большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с питанием и дыханием организма. Стволы деревьев, ветви растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система растений оканчивается тончайшими нитями - капиллярами. И сама почва, являющаяся источником питания для корня, может быть представлена как совокупность капиллярных трубочек, по которым, в зависимости от её структуры и обработки, быстрее или медленнее поднимается к поверхности вода с растворенными в ней веществами.
Как объяснить поговорку: «Лучше один раз хорошо взрыхлить, чем два раза полить?» (Уменьшая диаметр почвенных капилляров путём уплотнения почвы, то есть к зоне испарения, и этим ускорить высушивание почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и разрушая тем самым систему почвенных капилляров, можно задержать приток воды к зоне испарения и замедлить высушивание почвы).
Учитель физики: Давайте рассчитаем радиус капилляра. Для этого проведём небольшой эксперимент (воспитанники выполняют практическую работу из тетради для лабораторных работ к учебнику Касьянова В.А. 10 класс).
IV. ОЦЕНОЧНО-РЕФЛЕКСИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
По вертикали записываем основополагающее слово, а затем по горизонтали дописываем термины-понятия, которые мы использовали на уроке или которые ассоциируются у вас с пройденной темой:
Ж жидкое агрегатное состояние
И испарение
Д диффузия
К капилляр, кипение
О образование свободной поверхности и поверхностного натяжения
С смачиваемость, смешиваемость
Т текучесть
Ь
V. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Проблемное домашнее задание. Предлагаются 2 несмешивающиеся жидкости, как, используя полученные на данном уроке знания, превратить гетерогенную среду в гомогенную.
Физика: § 65,66
Химия: §13
