Урок – творческая лаборатория по физике в 10 классе по тема: «Диффузия – основа жизни!»

Урок – творческая лаборатория по физике в 10 классе.

Тема: «Диффузия – основа жизни!»

Цели:

Образовательная: научиться определять факторы протекания диффузии в различных веществах (температурный, скоростной, состояние вещества) при выполнении исследовательской работы.

Развивающая: развить познавательные, творческие навыки учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания; реализовать принципы связи обучения физике с жизнью, усилить прикладную направленность физики.

Воспитательная: воспитать творчески думающую личность.

Оборудование:

экран, мультимедийный проектор, интерактивная доска, компьютер, компьютерный диск «Открытая физика», вода горячая и холодная, марганец, мензурки с аммиаком и хлороводородом, вата, фенолфталеин, секундомер или метроном.

Ход урока:

Слайд №1

Черный ящик (звучит музыкальный фрагмент сопровождающий вынос черного ящика в телеигре ЧТО? ГДЕ? КОГДА?) вносится в кабинет, ведущий проходит между рядами, приоткрыв крышку и учащимся предлагается определить, что в нем находится. Учащиеся определяют по запаху, что в ящике находится апельсин.

? Как вы определили, что в ящике?

По запаху

? Как называется в физике процесс распространения запахов в пространстве?

1. Диффузия (формулируется определение диффузии: диффузией называется процесс самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого).

Сегодня на уроке мы будем говорить о диффузии в неживой природе

Слайд№2

Объявляется тема урока: «Диффузия – основа жизни» или «Каким был бы мир без диффузии?»

Чтобы ответить на главный сегодняшний вопрос, давайте вспомним основные положения МКТ:

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул);

2. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении;

3. Между молекулами существуют силы взаимодействия;

4. Молекулы разделены промежутками;

Слайд №3

? Какие существуют опытные и экспериментальные доказательства МКТ?

А). Броуновское движение (демонстрируется фрагмент из учебного фильма) доказывает: существование непрерывности движения молекул воды;

Слайд №4

Б). Диффузия

Слайд №5

Установите соответствие между явлениями и положениями МКТ, которые они подтверждают.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующие позиции второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами:

Б) Броуновское движение

2. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении

2. Между молекулами существуют силы взаимодействия

3. Молекулы разделены промежутками

ОТВЕТ:

? Всегда ли диффузия протекает одинаково?

Нет. Этот процесс зависит от многих факторов, установлением которых мы сейчас и займемся.

Записываем в тетради: ФАКТОРЫ, влияющие на скорость протекания диффузии:

1. Агрегатное состояние вещества (в газах диффузия протекает быстрее, чем в других веществах);

2. Температура, при которой протекает процесс. Убедимся в этом экспериментально.

Слайд №6

Проведем опыт:

Высыпаем несколько кристалликов марганца в стакан с холодной и горячей водой, наблюдаем за окрашиванием воды, не перемешивая ее. Делаем вывод: Скорость диффузии зависит от температуры жидкости, чем выше температура, тем больше скорость диффузии.

Слайд №7

Перед исследованием следующего фактора угадайте загадку:

Слайд №8

? Четырехлетняя Маша подкралась у мамы за спиной к зеркалу и вылила себе на голову три флакона французских духов. Как мама, сидя к Маше спиной, догадалась о случившемся?

Определила по запаху.

Для определения следующего фактора, то которого зависит скорость диффузии, проведем небольшую исследовательскую работу.

ПРОБЛЕМА исследования: (перед постановкой проблемы исследования ответим на несколько вопросов:

Как мама догадалась о случившемся?

Может ли мама определить, какие именно духи были пролиты?

ДА или НЕТ?

Ведь разные духи имеют различные ароматы благодаря разному составу входящих в них химических веществ, вещества состоят из разных молекул, а разные молекулы имеют разные массы (массой называется количественная мера инертности тела;инертностью называется способность тела сохранять свою скорость)

Слайд №9

Итак, ПРОБЛЕМА поставлена: зависит ли скорость диффузии молекул газа от массы молекул?

( высказываются два предположения)

1. скорость диффузии зависит от массы молекул;

2. при прочих равных условиях - давлении и температуре – скорость диффузии от массы молекул зависеть не будет.

ГИПОТЕЗА (научное предположение) исследования: скорость диффузии зависит от массы молекул;

ЦЕЛЬ исследования: (исходя из проблемы и гипотезы, цель исследования учащиеся формулируют самостоятельно) - определить зависимость скорости диффузии от массы молекул.

ЗАДАЧИ при помощи имеющегося оборудования, используя различные химические препараты проследить за временем протекания диффузии.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА исследования: экспресс-сообщения учащихся:

1. сведения о молекулах веществ, с которыми предстоит работать – аммиак и хлороводород (молекулы аммиакаNH3 (14+ 1х3= 17г/моль) гораздо легче молекул хлороводродаHCl (1 + 35,5 =36,5 г/моль);

2. для подтверждения или опровержения выдвинутой гипотезы, проведем эксперимент по определению скорости диффузии для различных химических веществ – аммиака и хлороводорода.

Слайд №10

МЕТОДИКА исследования (алгоритм проведения эксперимента лежит на каждом столе),учащиеся разделены на группы, каждая из которых проводит опыт с веществом: аккуратно, соблюдая правила техники безопасности, наливаем в мензурку, не касаясь ее стенок, аммиак или хлороводород, смачиваем ватку фенолфталеином, накрываем ею мензурку, одновременно включив секундомер и засекаем время начала изменения цвета ватки. Ватка на мензурке с аммиаком покраснеет быстрее, чем на мензурке с хлороводородом. Сравним время протекания диффузии в мензурке с аммиаком и хлороводородом: в мензурке с аммиаком диффузия протекает быстрее (пока идет Диффузия с хлороводородом, послушаем исторические сведения)

3. сведения об истории молекул (около двух тысяч лет назад Демокрит ввел слово «АТОМ»;в 1647г. француз Пьер Гассенди ввел слово «молекула»;

М.В. Ломоносов (1711-1765г.г., великий русский ученый-энциклопедист, первый русский академик, оказавший громадное влияние на развитие науки и культуры в России, ввел понятие «молекулы простого и сложного вещества»);

4. сведения об ученых, работавших с газами, чьими именами были названы законы (в 19 веке многие ученые работали с газами и в честь них были названы законы:

АмедеоАвогадро(1776-1856г.г.,итальянский химик и физик, член академии наук в Турине, один из создателей атомно-молекулярного учения, открыл закон, получивший,в последствии, его имя),

Джон Дальтон(1766-1844г.г.,английский физик и химик, ввел в химию понятие об атомном весе, член Лондонского королевского общества),

Блез Паскаль(1623-1662г.г., французский ученый, открыл и исследовал ряд важнейших свойств жидкостей и газов, убедительными опытами подтвердил существование атмосферного давления,

Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850г.г., французский физик и химик, академик Парижской академии наук, в 1802г. открыл, независимо от Дальтона, закон теплового расширения газов),

Роберт Бойль(1627-1691г.г., английский физик ихимик, один из творцов научной химии, создатель и многолетний президент Лондонского королевского общества),

Д.И.Менделеев (1834-1907г.г., русский ученый, открывший периодический закон химических элементов, который стал важнейшей вехой в развитии естествознания, был избран членом более 70 академий и научных обществ различных стран)

Слайд №11

Мы завершили исследование зависимости скорости диффузии в газах от массы молекул газов и сделали ВЫВОД (записываем в тетрадь): скорость диффузии зависит от массы диффундирующих молекул, чем больше масса молекул, тем меньше скорость диффузии.

Данные эксперимента подтверждают гипотезу нашего исследования – скорость диффузии зависит от массы молекул.

? Как определить во сколько раз скорость диффузии больше?

V1 /V2 =S1t2/S2t1 (высоту мензурки с аммиаком умножаем на на время диффузии в мензурке с хлороводородом, полученное произведение делим на высоту мензурки со вторым веществом , умноженную на время диффузии первого вещества)

Мы сформулировали несколько факторов, от которых зависит скорость диффузии в газах и жидкостях, но диффузия возможна и твердых телах, т. к. этот процесс длительный, посмотрим видеофрагмент, в котором показано, как протекает диффузия в твердых телах (демонстрируется видеофрагмент).

Слайд №12

ВЫВОД: в твердых телах диффузия протекает:

1. путем обмена местами атомов соприкасающихся веществ;

2. путем продвижения атомов между узлами кристаллической решетки;

3. путем циклического замещения атомов одного вещества атомами другого.

В связи с тем, что диффузия в твердых телах процесс медленный, проследите за ней дома.

Слайд №13

ДЗ: проследите в течение нескольких часов за процессом диффузии, соединив две парафиновые свечи разного цвета.

ИТОГ урока:

1 диффузией называется процесс самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого;

2 примером диффузии в газах является распространение запахов, в жидкостях – перемешивание против силы тяжести жидкостей разной плотности,

3 диффузия происходит и в твердых телах,

4скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества, от температуры, от массы молекул;

5 в газах диффузия протекает с наибольшей скоростью;

6 диффузия, как и броуновское движение, является наглядным доказательством непрерывного движения молекул во всех веществах.

Выставление оценок.

Опыт – загадка 1: в узкую трубку наливается 10мл подкрашенной марганцем воды, сверху аккуратно наливают 10 мл ацетона и отмечают уровень несмешанных жидкостей. Закрывают трубку пробкой и начинают перемешивать жидкости, медленно переворачивая трубку. После нескольких покачиваний трубки снова отмечают уровень жидкостей. Он оказывается ниже первоначального. Почему? Что доказывает опыт?

Ответ: опыт доказывает существование межмолекулярных промежутков, заполняющихся молекулами смешиваемых веществ.

Опыт – загадка 2: «Радуга в молоке». Почему в этом случае диффузия не происходит?

Большое спасибо, уважаемые коллеги, за совместную работу, надеюсь, что вы с удовольствием будете участвовать в других более крупных проектах и исследованиях. Желаю творческих успехов.

АНАЛИЗ УРОКА:

1. Характеристика класса: класс профильный химико-биологический, в классе 25 человек, отличников - 2 , хорошистов - 6, неуспевающих нет; уроков химии и биологии – 6 часов в неделю ( 3 часа –по программе , 3 часа- элективный курс) физики - 3 часа в неделю + 1 час индивидуально-групповых занятий; класс набран из учащихся не только городских, но и районных школ;

2. (правильность выбора цели)

Образовательная: научиться определять факторы протекания диффузии в различных веществах (температурный, скоростной, состояние вещества) при выполнении исследовательской работы.

Развивающая: развить познавательные, творческие навыки учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания; реализовать принципы связи обучения физике с жизнью, усилить прикладную направленность физики.

Воспитательная: воспитать творчески думающую личность.

3. (выбор типа урока) существует 5 типов уроков:

Изучение нового материала

Закрепление знаний (развитие умений и навыков)

Обобщение и систематизация знаний

Контроль знаний

Комбинированный урок

4. Видов уроков может быть множество (беседа, лекция, экскурсия, введение или погружение в проект, урок решения ключевых задач, творческая лаборатория, мастер-класс и др.)

5. (место данного урока в теме, разделе, курсе) данный урок по теме «ДИФФУЗИЯ» является одним из первых темы «Основы термодинамики» в разделе «Тепловые явления. Молекулярная физика». Важность заинтересованности учащихся при изучении и понимании процессов, связанных с диффузией, как в живой, так и в неживой природе, трудно переоценить. Тем более, будущий врач (а именно врачами хотят стать и становятся, большинство выпускников таких классов) должен очень четко представлять, как будет растворяться, диффундировать и какое действие оказывать на тот или иной орган пациента, назначенный им химический препарат.

6. (рациональность структуры и распределения времени) Т.к. урок прошел по плану, все, что намечено было успешно выполнено, учащиеся на протяжении всего урока были активны, заинтересованы в происходящем, можно заключить, что урок достиг своей цели. Немаловажную роль сыграла ситуация успеха, созданная на уроке, атмосфера доброжелательности, подбор материала и темп его изложения, вовлечение в работу всех учеников с учетом их способностей.