Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог icon

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог





НазваниеЗадачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог
страница1/3
Дата конвертации06.04.2013
Размер0.7 Mb.
ТипПояснительная записка
  1   2   3
Предметно ориентированный (пробный) элективный курс


Бегство от удивления


Авторы курса:

Зотова Надежда Витальевна

МОУ СОШ № 60, учитель физики.

Маркова Ирина Евгеньевна

МОУ СОШ № 2, учитель физики.

Овчинников Андрей Борисович

МОУ СОШ № 83, учитель физики.

Лукашова Наталья Григорьевна

МОУ СОШ № 10, учитель физики.

Клочкова Нина Федоровна

МОУ СОШ № 39, учитель физики.


2005 г


Нам тайны нераскрытые раскрыть пора-

Лежат без пользы тайны, как в копилке, -

Мы тайны эти с корнем вырвем у ядра –

На волю пустим джина из бутылки!

Владимир Высоцкий.


Пояснительная записка

Данный курс для предпрофильной подготовки учащихся 9-х классов включает вопросы таких школьных дисциплин, как физика, химия, а также технология и биология.

Предложенный вариант рассчитан на 10 часов. При необходимости можно составить на 18-20 часов, используя материалы приложений.

Цель курса – расширить знания учащихся по теме « Поверхностное натяжение» и облегчить выбор профильного обучения.

Задачи:

  • расширение знаний учащихся;

  • развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог;

  • создание условий для развития творческого потенциала каждого ученика;

  • воспитание потребности к продолжению обучения при любом выборе жизненного пути.

Для этого нужно знакомить учащихся с особенностями системы обучения в профильной школе; т.е. проводить занятия в форме лекций, семинарских занятий, уроков конференций, уделять больше внимания демонстрационному фронтальному эксперименту, лабораторному практикуму, учить детей делать открытия и быть успешными в творческой деятельности.

Программа курса состоит из 4 блоков:

  1. Поверхностное натяжение;

  2. Смачивание;

  3. Капиллярность;

  4. Мыльные пузыри.

Программа курса направлена на повышение интереса к физике и способствует лучшему усвоению материала. Необходимо создать условия для самостоятельной творческой деятельности учащихся. Показать, что получение принципиально важных физических результатов не обязательно требует сложного оборудования. Развить интерес к практической деятельности на материале простых и увлекательных опытов.

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 самостоятельно делать обобщения и выводы, на основании чего заполняются лабораторные журналы.

Предлагаемые опыты рассчитаны на школьное оборудование или простые самодельные приборы, которое легко сделать в домашних условиях.

К большинству опытов даны пояснения и некоторые рекомендации.

Расширение содержания учебного предмета происходит в следующих направлениях

  • выполнение заданий, способствующих развитию интеллектуальных умений (сравнения, классификации, определение закономерностей, области применимости и т.п.) формированию внепредметных умений и навыков (планирование деятельности, соотнесение результатов с целью и т. д.);

  • включение в процесс обучения нестандартных, творческих, экспериментальных задач и заданий;

  • расширение кругозора учеников в процессе работы с дополнительной информацией.



В результате изучения курса учащиеся должны уметь:

  • выдвигать гипотезу на основе фактов, наблюдений и экспериментов;

  • обосновать собственные суждения, проводить анализ, оценку и самооценку;

  • обосновывать свою точку зрения;

  • представлять результаты в виде таблиц;

  • использовать информацию по теме из различных источников;

  • экономно использовать своё и чужое время;

  • делать чертежи, рисунки;

  • обобщать материал для создания тематической газеты;

  • овладевать умением слушать и слышать.


Результаты данного курса могут быть внесены в папку индивидуальных достижений школьника – «портфолио» - по следующим компонентам: участие в проекте, защите реферата, доклада, исследовательская работа, модель опыта, экспериментальное исследование, фотовыставка и др.

Методические рекомендации

  • На вводном занятии всех учащихся курса разделить на группы по 2 – 3 человека;

  • Предложить выбрать: лаборантов, 2 – 3 человека (можно их менять на разных занятиях), фотокорреспондентов (по желанию), редакторов – оформителей для занятий на общественном стенде.

  • По возможности, не выполнять сообщения, а приносить первоисточники на семинарские занятия и уроки – конференции, дабы не искажать подлинник сокращённым списыванием, экономить время, учиться работать с использованием специальных закладок, если необходимо сделать ксерокопию материала или мультимедийную презентацию.

  • Учитель выступает в роли консультанта в большей степени необходимо понимать и чувствовать, как учится ребёнок, координировать и направлять его деятельность, учить учиться.

Курс состоит из 4- х этапов, каждый из которых включает:

    1. Теория.

    2. Лабораторный практикум.

    3. Презентация проектов по выбранным темам.

Тематическое планирование



Дата

Тема занятия

Количество часов

1




Поверхностное натяжение

2

2




Смачивание

2

3




Капиллярные явления

2

4




Мыльные пузыри

2

Резюме

Мы живём в мире удивительных природных явлений. Их множество, мы встречаемся с ними каждый день, не задумываясь о сущности. Для изучения физических явлений не обязательно пользоваться дорогими и сложными приборами. Физика скрывается не только в блестящих приборах, но и в самой жизни, всюду вокруг нас. Надо только увидеть её.

Открываем наш элективный курс «Поверхностное натяжение.», на котором будем отвечать на, казалось бы, простые вопросы, чтобы найти и почувствовать законы физики и обыденных явлений.


Литература

  1. Блудов М.И. Беседы по физике. Ч .1 – М. «Просвещение» 1984.

  2. Тихомирова С.М. Физика в пословицах, загадках и сказках. – М: «Школьная Пресса» 2002.

  3. Тихомирова С. М, Дидактические материалы по физике 7 – 11 классы. – М: «Школьная Пресса» 2003.

  4. Эрик Роджерс Физика для любознательных . Т. 1. – М: Издательство «Мир» 1972.

Содержание программы

Мы живём в мире удивительных природных явлений. Их множество, мы встречаемся с ними каждый день, не задумываясь о сущности. Для изучения физических явлений не обязательно пользоваться дорогими и сложными приборами. Физика скрывается не только в блестящих приборах, но и в самой жизни, всюду вокруг нас. Надо только увидеть её.

Открываем наш элективный курс «Поверхностное натяжение.», на котором будем отвечать на, казалось бы, простые вопросы, чтобы найти и почувствовать законы физики и обыденных явлений.

Например:

  • в произведении Дж. К. Джером «Трое в одной лодке»: « Однажды мы захватили в дорогу керосин, но это было в первый и последний раз. Целую неделю мы провели, словно в керосиновой лавке. Керосин просачивался. Я не знаю, что ещё обладает такой способностью просачиваться, как керосин. Мы держали его на носу лодки, и оттуда он просочился до самого руля, пропитав по пути всю лодку и её содержимое, и расплылся по реке, и въелся в пейзаж, и отравил воздух». ( Как можно объяснить это явление?)

(Ответ: Керосин хорошо смачивает поверхности многих тел, поэтому тела, пронизанные большим числом капилляров, его активно впитывают.)

  • в романе Ж..Верна «Дети капитана Гранта»: «В разгар, застигнувшего путешественников в Атлантическом океане, капитан приказал матросам вылить за борт жидкий жир. «Бочонки были опрокинуты, и из них полились потоки жира. Маслянистый слой мгновенно сковал пенившуюся поверхность моря. «Дункан» понесся по успокоившимся водам и вошёл в тихий залив по ту сторону грозных мелей, а за его кормой снова с неописуемой яркостью забушевал освободившийся от пут океан». (Почему жир, вылитый на поверхность разбушевавшегося океана, может успокоить волны?)

( Ответ: Коэффициент поверхностного натяжения жира меньше коэффициента поверхностного натяжения воды, поэтому на контуре жирового пятна со стороны воды будет действовать силы поверхностного натяжения, направленная наружу. Эта сила препятствует образованию волн в области разлитого жира.)

  • Существует преданье о том, как некогда люди добывали золотой песок, который несла быстрая река, протекавшая по Колхиде. Мудрые жители древней страны использовали для этой цели бараньи шкуры. Положат шкуры на ночь на дно реки, а утром, вынув их из воды, видят: весь ворс светится, так много оседало на нём золотого песка. (Как объяснить, что ворс задерживает крупинки золота?)

(Ответ: Крупинки золота, покрываясь жиром овчины, прилипали в ворсу, который также покрыт жиром.)

Объясните пословицы:

  • У воды гибкая спина.

  • Утка в воде не мокнет.

  • И сырая земля воду тянет.

  • Без сала дёгтя не отмоешь.

Отчего легко писать чернилами на плотной бумаге, трудно на промокательной и нельзя писать на промасленной? А можно ли в состоянии невесомости писать обыкновенной авторучкой?

(Ответ: Плотная бумага чернилами смачивается, но капилляры в ней заполнены другим веществом. Промокательная бумага имеет большое количество капилляров, в которые проникают чернила, поэтому запись на ней получается расплывчатой. Промасленная бумага чернилами не смачивается, и они на ней собираются каплями. Можно. Из - за смачивания чернила растекутся по стенкам баллона авторучки, будут подаваться к перу по капилляру.

Из приведённых примеров видно, о чём мы с вами будем говорить:

  • Поверхностное натяжение

  • Смачивание

  • Капиллярность.

Мы с вами будем не просто беседовать, а попробуем на собственном опыте поверить все нижеописанные явления. Приборам в данном случае может служить чашка чая или стакан воды.

Первый взгляд на чай, налитый в чашку, подтверждается известное положение, что жидкость своей формы, не имеет, а принимает форму сосуда, в который она налита. Поверхность жидкости не зависит от формы сосуда; она представляет собой гладкую, как зеркало, плоскость. Впрочем, не совсем так. Форма поверхности жидкости есть форма, концентрическая поверхности земного шара. Правда, чтобы подметить это, надо было бы иметь « чашку» слишком больших размеров. В обычных чашках поверхность налитой жидкости можно принимать за горизонтальную плоскость. Однако и здесь требуется поправка. Приглядитесь внимательно, и вы заметите, что у краев поверхность жидкости приподнята и образует вогнутую форму. Это – следствие поверхностного натяжения, причину которого мы выясним позже, а пока познакомимся с ещё более заметными проявлением того же свойства жидкости. Опустите в чашку ложку. Вы увидите, во-первых, что поверхность жидкости искривлена в местах соприкосновения ложки с жидкостью, во- вторых, что между ложкой и стенкой чашки жидкость приподнята по сравнению с уровнем в широкой части. Чем ближе будет ложка к стенке чашки, тем выше поднимается уровень жидкости в узкой части. Если у вас найдётся узкая стеклянная трубочка, то подъём жидкости в ней можно подметить без труда. В трубке диаметром 1мм вода поднимается на 30 мм.

На высоту поднятия оказывает влияние также и температура жидкости. На 30 мм вода поднимается при 0°С. При 80°C она поднимется только на 25 мм.

Оказывается, с повышением температура жидкости уменьшается поверхностное натяжение её.

Что же такое поверхностное натяжение?


Блок№1. « Поверхностное натяжение»

ФИЗИКА ПОВЕРХНОСТЕЙ.

Для изучения физического явления не обязательно пользоваться дорогими и сложными приборами. Физика скрывается не только в блестящих приборах, но и в самой жизни, всюду вокруг нас. Надо только уметь увидеть ее. Например, сидя за чайным столом, можно наблюдать многие физические явления. Вот на тему о физике поверхностей мы и собираемся побеседовать. И пусть это будет не просто беседа. Попробуйте на собственном опыте проверить все нижеописанные явления. Прибором в данном случае может служить чашка чаю или стакан воды.

Первый взгляд на чай, налитый в чашку, подтверждает известное положение, что жидкость своей формы не имеет, а принимает форму сосуда, в который она налита. Поверхность жидкости не зависит от формы сосуда; она представляет собой гладкую, как зеркало, плоскость. Впрочем, не совсем так. Форма поверхности жидкости есть форма, концентричная поверхности земного шара. Правда, чтобы подметить это, надо было бы иметь чашку слишком больших размеров. В обычных чашках поверхность налитой жидкости можно принимать за горизонтальную плоскость. Однако и здесь требуется поправка. Приглядитесь внимательнее, и вы заметите, что у краев поверхность жидкости приподнята и образует вогнутую форму (рис. 1). Это следствие поверхностного натяжения, причину которого мы сейчас выясним, а пока познакомимся с еще более заметным проявлением того же свойства жидкости. Опустите в чашку чайную ложку. Вы увидите, во-первых, что поверхность жидкости искривлена в местах соприкосновения ложки с жидкостью, во-вторых, что между ложкой и стенкой чашки жидкость приподнята по сравнению с уровнем в широкой части (рис. 2). Чем ближе будет ложка к стенке чашки, тем выше поднимется уровень жидкости в узкой части. Если у вас найдется узкая стеклянная трубочка, то подъем жидкости в ней можно подметить без труда (рис. 3). В трубке диаметром 1 мм вода поднимается на ЗО мм.

На высоту поднятия оказывает влияние также и температура жидкости. На ЗО мм вода поднимается при О°С. При 80°С она поднимется только на 25 мм.

Оказывается, с повышением температуры жидкости уменьшается поверхностное натяжение ее. Что же такое поверхностное натяжение? На рисунке 4 в увеличенном, схематичном изображении показан вертикальный разрез жидкости. Между молекулами действуют силы взаимного притяжения, но на расстоянии не больше 5 ангстрем. Молекулу притягивают окружающие ее со всех сторон соседние молекулы одинаково сильно. В результате эти силы притяжения уравновешиваются, или, другими словами, равнодействующая всех сил молекулярного притяжения равна нулю. Для молекулы 2, расположенной на поверхности, равновесия молекулярных сил уже нет, и равнодействующая сил притяжения молекулы 2 ее соседними молекулами направлена вниз, в глубь жидкости. Если мы увеличиваем поверхность жидкости, а это попросту означает, что мы поднимаем из глубины на поверхность новые молекулы, то при этом мы совершаем работу против сил, направленных внутрь жидкости. Энергия, затраченная на эту работу, передается молекулам поверхностного слоя, поэтому они обладают добавочной потенциальной энергией. Это энергетическое состояние поверхностного слоя характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения, или проще, поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение выражается в единицах работы на единицу площади и вычисляется как работа, необходимая для увеличения площади поверхности на единицу.

Поверхностное натяжение можно выражать в единицах силы на единицу длины.

О какой длине идет речь? Об участке длины границы, по которой жидкость соприкасается с твердым телом (например, стенками сосуда). Поверхностное натяжение показывает, с какой силой поверхностный слой стремится сократить на единицу длины свой фронт, свои границы. Стремление поверхности жидкости сокращаться до возможного минимума можно наблюдать на многих явлениях. Еще Галилей задумывался над вопросом: почему капли росы, которые он видел по утрам на листьях капусты, принимают шарообразную форму? Утверждение, что жидкость не имеет своей формы, оказывается не вполне точным. Собственная форма жидкости- шар.

Из всех других геометрических форм шар обладает при данном объеме наименьшей поверхностью. Шар — наиболее емкая форма.








Опыт№1: масло внутри сосуда с разбавленным спиртом (опыт Плато )

Небольшое количество жидкости легко образует и сохраняет шарообразную форму. Большое количество жидкости не может сохранить шарообразную форму: она изменяется под действием силы тяжести. Если устранить влияние силы тяжести, то под действием молекулярных сил жидкость принимает форму шара. Например, капли дождя в воздухе имеют форму шара. Во время падения капли все ее частицы движутся с одинаковой скоростью, а потому она не деформируется. Условия невесомости искусственно легко воспроизводятся в следующем опыте. Жидкое масло наливают в смесь спирта и воды. Плотность этой смеси должна быть равна плотности масла. Тогда сила тяжести уравновесится выталкивающей силой и силой молекулярного притяжения образуют масляный шар, свободно парящий в смеси. Можно получить шар диаметром в несколько сантиметров. Если в масляный шар внести на проволоке небольшой диск и вращать проволоку между пальцами, то весь шар придет в движение. При этом он слегка сплющится (как сплюснуты вращающиеся вокруг своих осей планеты). Можно добиться, чтобы от шара отделилось кольцо, подобное кольцу Сатурна. Кольцо - это в конце концов разорвется и распадется на несколько небольших шариков.

Впервые такой опыт был выполнен в 1849 году под руководством бельгийского ученого Плато. Сам Плато не мог любоваться столь эффектным явлением: он совершенно ослеп еще в 1843 году. Поводом, побудившим профессора к этим опытам, был такой случай. Нечаянно он налил в смесь спирта и воды небольшое количество масла, и оно приняло форму шара. Размышляя над этим фактом, Плато наметил ряд опытов, которые, и были впоследствии блестяще выполнены его учениками и друзьями. Будучи слепым, Плато продолжал свои интересные исследования. В своем дневнике по поводу этого явления он записал полезное и для вас, будущие исследователи, правило: *вовремя удивляться*. Наблюдать стремление системы к минимуму потенциальной энергии можно и на других простых опытах, прежде всего на мыльных пузырях. Стенка мыльного пузыря, или мыльная пленка, представляет собой двойной поверхностный слой. Рамку, изготовленную из проволоки, погрузим в мыльный раствор и вынем. Она окажется затянутой довольно прочной пленкой. Бросим на нее нитяную петельку. Форма петли будет неправильная. Если же спичкой проткнуть пленку внутри петельки, то внешняя часть пленки, стремясь сократиться, растянет нитку в окружность (рис. ). Так как окружность охватывает самую большую площадь при данном периметре, то уцелевшая часть пленки будет иметь наименьшую площадь, чем при любой другой форме петли. Поверхяостный СЛОЙ ВОДЫ имеет такое же свойство, как и мыльная пленка. Но поскольку образовать в нем отверстие нам не удастся, мы попробуем уменьшить поверхностное натяжение внутри петельки, брошенной на воду. Для этого надо ввести внутрь петельки ничтожное количество жидкости с меньшим, чем у воды, поверхностным натяжением, например спирта, одеколона. Можно проделать еще такой интересный опыт. Мелко нарезанные бумажки или какой-нибудь порошок (мука, пудра) насыпем ровным слоем на поверхность воды в стакане. Стоит коснуться поверхности воды проволочкой (или спичкой), смоченной предварительно одеколоном, и словно чудо произойдет перед вашими глазами на поверхности воды: плавающие кусочки разбегутся от проволочки. Так сократит свою поверхность слой чистой воды. Поверхность вокруг проволочки подобна круглой дырке, какую мы наблюдали в мыльной пленке.

Такое же явление можно наблюдать, если коснуться поверхности воды кусочком мыла. Последнее сильно уменьшает поверхностное натяжение воды. Вещества, которые, будучи примешаны к воде, уменьшают ее поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными. Молекулы поверхностно-активных веществ представляют собой длинные цепочки из атомов углерода, окаймленные по всей длине атомами водорода. Концы такой цепочки имеют различные свойства (полярность). На одном из концов концентрируются кислородсодержащие группы атомов с большой химической активностью. Противоположный конец, наоборот, малоактивен, нейтрален. В результате на поверхности воды молекулы поверхностно-активных веществ, например молекулы мыла, устанавливаются своими активными концами вниз, к воде (рис. ), подобно поплавку рыболова, который под действием грузила устанавливается вертикально.

Приходилось ли вам мыть посуду, загрязненную жиром? Отмыть тарелку от жира чистой холодной водой трудно. Вода не смывает жир с поверхности. Если чистую воду заменить мыльной, то жир легко отмоется. Поверхностно-активное мыло оттесняет жир, занимает его место на поверхности. Мыло в отличие от жира легко растворимо в воде и легко смывается ею. Действие мыла при мытье объясняется соответствующим расположением молекул, как показано на рисунке .

Проделайте еще такой опыт. На поверхность воды, налитой в блюдце, опустите (осторожно) плашмя лезвие безопасной бритвы. Оно будет плавать и даже может принять на себя небольшой добавочный груз. Поверхность этой стальной пластинки покрыта незаметным для глаз слоем жира и не смачивается водой. Если к воде прибавить немного какого-нибудь поверхностно-активного вещества (мыла, спирта, керосина), опыт с лезвием не удастся, лезвие потонет.







Этап 2: практический.

Следующие опыты проводятся группами учащихся (от 2-х до 4-х человек в зависимости от количества учащихся). Затем дети меняются приборами.

Задание № 1 « Бездонный бокал»

Вы налили воды в бокал до краев. Он полон. Возле бокала лежат булавки.

Может быть, для одной- двух булавок еще найдется место в бокале? Попробуйте.

Начните бросать булавки и считайте их. Бросать надо осмотрительно: бережно погружайте острые в воду и затем осторожно выпускайте булавку из руки, без толчка или давления, чтобы сотрясением не расплескать воды. Одна, две, три булавки упали на дно - уровень воды остался неизменным. Десять, двадцать, тридцать булавок... Жидкость не выливается. Пятьдесят, шестьдесят, семьдесят... Целая сотня булавок лежит на дне, а вода из бокала все еще не выливается.

Не только не выливается, а ещё даже и не поднялась сколько-нибудь заметным образом над краями. Продолжайте добавлять булавки. Вторая, третья, четвертая сотня булавок очутилась в сосуде — и ни одна капля не перелилась через край; но теперь уже видно, как поверхность воды вздулась, возвышаясь немного над краями бокала. В этом вздутии вся разгадка непонятного явления. Вода мало смачивает стекло, если оно хотя немного загрязнено жиром; края же бокала — как и вся употребляемая нами посуда — неизбежно покрываются следами жира от прикосновения пальцев. Не смачивая краев, вода, вытесняемая булавками из бокала, образует выпуклость. Вздутие незначительно на глаз, но если дадите себе труд вычислить объем одной булавки и сравните его с объемом той выпуклости, которая слегка вздулась над краями бокала, ВЫ убедитесь, что первый объем в сотни раз меньше второго, и оттого в <полном» бокале может найтись место еще для нескольких сотен булавок. Чем шире посуда, тем больше булавок она способна вместить, потому что тем больше объем вздутия.

Сделаем для ясности примерный подсчет. Длина булавки — около 25 мм, толщина ее — полмиллиметра. Объем такого цилиндра нетрудно вычислить по известной формуле геометрии. Он равен 5 куб. мм. Вместе с головкой объем булавки не превышает 5,5 куб. мм.

Теперь подсчитаем объем водяного слоя, возвышающегося над краями бокала. Диаметр бокала 9 см = 90 мм. Площадь такого круга равна около 6400 кв. мм Считая, что толщина поднявшегося слоя только 1 мм, имеем для его объема 6400 куб. мм; это больше объема булавки в 1200 раз. другими словами, (<полный» бокал воды может принять еще свыше тысячи булавок! И действительно, осторожно опуская булавки, можно погрузить их целую тысячу, так что для глаз они словно займут весь сосуд и будут даже выступать над его краями, а вода все-таки еще не будет выливаться.

Задание № 2 « Копейка, которая в воде не тонет» существует не только в сказке, но и в действительности Вы убедитесь в этом, если проделаете несколько легко полнимых опытов. Начнем с более мелких предметов иголок. Кажется невозможным заставить стальную иглу плавать на поверхности воды, а между тем это не так трудно сделать. Положите на поверхность воды лоскуток папиросной бумаги, а на него — совершенно сухую иголку. Теперь остается только осторожно удалить папиросную бумагу из-под иглы. Делается это так: вооружившись другой иглой или булавкой, слегка погружают края лоскутка в воду постепенно подходя к середине; когда лоскуток весь намокнет, он упадет на дно, игла ж будет продолжать плавать. При помощи магнита, подносимого к стенкам стакана на уровне воды, вы можете даже управлять движением этой плавающей на воде иглы. При известной сноровке можно обойтись и без папиросной бумаги: захватив иглу пальцами посредине, уроните ее в горизонтальном положении с небольшой высоты на поверхность воды. Вместо иглы можно заставить плавать булавку и другое- не толще 2 Мм), легкую пуговицу, мелкие плоские металлические предметы. Наловчившись в этом, попробуйте заставить плавать и копейку. Причина плавания этих металлических предметов та, что вода плохо смачивает металл, побывавший в наших руках и потому покрытый тончайшим слоем жира. Оттого вокруг плавающей иглы на поверхности воды образуется вдавленность, ее можно даже видеть. Поверхностная пленка жидкости, стремясь распрямиться, оказывает вверх на иглу и тем поддерживает ее. Поддерживает иглу также и выталкивающая сила жидкости, согласно закону плавания: игла выталкивается снизу с силой, равной весу вытесненной ею воды. Всего проще добиться плавания иглы, если смазать ее маслом; такую иглу можно прямо класть на поверхность воды, и она не потонет.


Задание № 3 « Вода в решете».

Оказывается, что и носить воду в решете возможно не только в сказке. Знание физики поможет исполнить такое классически невозможное дело. Для этого надо взять проволочное решето сантиметров 15 в поперечнике с не слишком мелкими ячейками (около 1 мм) и окунуть его сетку в растопленный парафин. Затем вынуть решето из парафина: проволока окажется покрытой тонким слоем парафина, едва заметным для глаз.Решето осталось решетом — в нем есть сквозные отверстия, через которые свободно проходит булавка,— но теперь вы можете, в буквальном смысле слова, носить в нем воду. В таком решете удерживается довольно высокий слой воды, не проливаясь сквозь ячейки; надо только осторожно налить воду и оберегать решето от толчков. Почему же вода не проливается? Потому что, не смачивая парафин, она образует в ячейках решета тонкие пленки, обращенные выпуклостью вниз, которые и удерживают воду. Такое парафинированное решето можно положить на воду, и оно будет держаться на ней. Значит, возможно не только носить воду в решете, но и плавать на нем. Этот парадоксальный опыт объясняет ряд обыкновенных явлений, к которым мы чересчур привыкли, чтобы задумываться об их причине. Смоление бочек и лодок, смазывание салом пробок и втулок, окрашивание масляной краской и вообще покрытие маслянистыми веществами всех тех предметов, которые мы хотим сделать непроницаемыми для воды, а также и прорезинивание тканей - все это не что иное, как изготовление решета вроде сейчас описанного. Суть дела и там и тут одна и та же, только в случае с решетом она выступает в необычном виде.

Ориентировочная длительность этапа-20 минут.

Итогом работы должно являться умение каждым участником группы добиться повторяемости опытов.


II этап Лабораторная работа « Величина поверхностного натяжения»

Приборы и материалы. Капельница с зажимом. 2 маленьких стаканчика. Весы. Штатив для весов. Разновесы. Пинцет. Стаканчик с дробью. Толстая иголка. Микрометр. Вода. денатурированный спирт (или керосин).

1. Явления, рассмотренные выше, указали на существование молекулярных сил, действующих в поверхностном слое жидкости, — сил, создающих особое поверхностное натяжение. Величина поверхностного натяжения рассчитывается на единицу линии, лежащей в плоскости поверхностного слоя и перпендикулярной к направлению силы поверхностного натяжения. В настоящей и следующей работах указывается несколько способов определения поверхностного натяжения.

2. Наполните капельницу водой. Приоткрывая зажим, заставьте воду медленно капать в стакан. Присмотритесь, как образуется каждая капля и как меняется ее форма до момента спадания.

3. Капля перед моментом спадания имеет форму, изображенную на рис. Она удерживается силами поверхностного натяжения, действующими вдоль окружности в суженной части. Если обозначить через б силу поверхностного натяжения, приходящуюся на 1 см длины, а через 2r- диаметр суженной части, то 2пrб - будет вся сила поверхностного натяжения по контуру суженной части, удерживающая каплю.

Если сила тяжести, действующая на каплю, равна F, то 2пrб = F

Значит, для определения б нёобходимо знать вес капли и диаметр суженной части 2r см. Последнюю величину мы можем принять равной внутреннему диаметру стеклянной трубки (в действительности она несколько меньше).

4. Промойте тщательно капельницу водой и попрактикуйтесь в получении капель, падающих с такой скоростью, при которой можно было бы их считать.

5. Тарируйте тщательно на весах маленький стаканчик.

6. Поставьте под капельницу тарированный стаканчик, приоткройте зажим и считайте падающие капли. Когда упадет капель 50, отставьте стаканчик и закройте зажим.

7. Найдите вес упавших капель и средний вес одной капли.

8. Повторите еще раз или два определение веса падающей капли. Из всех полученных результатов возьмите среднее для силы тяжести F капли.

9. для определения диаметра трубки поступите следующим образом. Вставьте в канал трубки иголку и отметьте на последней место, до которого она вошла в трубку. Вынув иголку, измерьте микрометром диаметр ее в отмеченном месте.

10. Как велико у воды поверхностное натяжение?

11. Следуя указаниям предыдущих пунктов, определите величину поверхностного натяжения денатурированного спирта (или керосина).

III этап.

Учащиеся выполняют практические задания.

Опыт№1: « Танцующая камфора»

В широкий сосуд налейте чистой воды (лучше всего сосуд поставить под водопроводный кран и дать воде некоторое время переливаться через край). Бросьте на поверхность воды мелкие куски камфары (эти кусочки камфары должны быть совершенно чистыми). Получаются быстрые вращательные движения камфары, объясняемые уменьшением поверхностного натяжения в местах растворения камфары. Капните скипидаром, маслом и т.д. Какое это оказывает влияние?

Опыт№2: « Плавающие спички»

Лабораторная работа « Жидкие плёнки»

П р и б о р ы и м а т е р и а л ы. Чашка. Нож. Воронка. Проволочное кольцо с нитью, проволочная трапеция. Проволочка. Стеклянная палочка. Свеча. Мыло. Глицерин. Горячая вода (дестиллированная). Спички.

1. Приготовьте в чашке мыльный раствор. В горячей воде растворите мыло, а затем к раствору прибавьте немного глицерина.

2. Опустите в мыльный раствор воронку широким концом. Вынув ее, выдуйте осторожно, стараясь не разорвать мыльную пленку,

мыльный пузырь. Что происходит с пузырем? Закройте узкое отверстие воронки пальцем. Какое изменение получается в этом случае? Зажгите свечу. Выдуйте снова мыльный пузырь, закройте пальцем узкое отверстие воронки и направьте его на пламя свечи.

Отнимите палец. Что происходит?

З. Опустите в мыльную воду проволочное кольцо. Выньте его. Оно затянуто упругой жидкой пленкой. Тонкая нить, свободно лежит в пленке, разделяя ее на две части.

Коснитесь нагретой проволочкой пленки по одну сторону нити: пленка в этой части лоп-

нет. Что произошло с нитью? Какое свойство обнаруживает пленка?

4. Опустите в мыльную воду контур, состоящий из двух проволочек, соединенных нитями, держа за верхнюю петлю АаВ. Образовавшаяся мыльная пленка изгибает нити АС и ВВ, поднимая проволоку СВ. Потяните за нижнюю петлю b. Пленка принимает вид прямоугольника. Восстанавливается ли прежняя форма, если прекратить натяжение? На что еще раз указывает данный опыт?

Итогом работы должно стать умение всех участников группы самостоятельно провести эксперимент, разработать варианты с другими подручными материалами.

IV этап. Обсуждение тем для проектов: практическое применение поверхностного натяжения ( «Как льют дробь» , «Флотация» руд, « Выведение пятен», « Укрощение волн»). Подготовка к презентации.

V этап. Конференция.

Каждая группа делает сообщение с макетами, плакатами, рисунками по своей теме.

Итоги IV и V этапов – планирование и методологически грамотное проведение исследования. Установление коммуникации внутри группы. Осознание учениками смысла своего исследования, появление навыков слушателя.

VI этап. Краткое подведение итого


Блок № 2

СМАЧИВАНИЕ И НЕСМАЧИВАНИЕ.


На границе жидкости с твёрдыми телами наблюдается смачивание.

Смачивание – ­­явление, возникающее вследствие взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдых тел, и приводящее к искривлению поверхности твёрдого тела.

Капелька воды растекается по поверхности стеклянной пластины, покрывая её тонким слоем. В то же время капля воды на парафиновой пластинке, как и на поверхности листьев некоторых растений, не растекается, а имеет правильную форму шара.

Эти два случая различаются по углу А (угол внутри жидкости между поверхностью пластины и поверхностью жидкости в месте их соприкосновения) который называют краевым углом.





Если угол, А мал, то жидкость смачивает твердую поверхность.


F1


Чтобы объяснить природу краевого угла с точки зрения молекулярных сил, рассмотрим силы притяжения, действующие на молекулу, которая находится в том месте, где лужица жидкости соприкасается с твёрдым столом. Во-первых, на неё действует притяжение соседей, находящихся внутри слоя жидкости; равнодействующая этих сил равна F1 и направлена по биссектрисе угла клина (направление подсказано симметрией). Во-вторых, её притягивают молекулы твердого стола с равнодействующей F2, которая перпендикулярна столу (снова по соображениям симметрии).

Векторное сложение сил F1 и F2 даёт их равнодействующую R; поверхность жидкости должна расположиться перпендикулярно R. На рис. 1 F1 дано намного меньше F2, чтобы показать, что молекула притягивается своими собратьями меньше, чем стол. В таком случае краевой угол невелик и жидкость смачивает стол. Можно сказать, что сильно притягивающий стол побуждает жидкость растекаться.

С другой стороны, если молекула жидкости предпочитает своих собратьев молекулам стола, силу F1 следует нарисовать больше F2 и картина примет такой вид, как на рис.2, где показан большой краевой угол. Для ‘водоотталкивания’, по-видимому, требуется, чтобы молекулы жидкости испытывали со стороны соседних молекул стола меньшее притяжение, чем со стороны соседних молекул жидкости.


Некоторые демонстрации.

  1. ВОДА В РЕШЕТЕ. Для этого надо взять проволочное решето с не слишком мелкими ячейками и окунуть его сетку в расплавленный парафин; затем вынуть решето из парафина; проволока окажется покрытой тонким слоем парафина, едва заметным для глаз.

  2. КОПЕЙКА, КОТОРАЯ В ВОДЕ НЕ ТОНЕТ. Положите на поверхность воды лоскуток папиросной бумаги, а на него- монету или сухую иголку. Вооружившись другой иглой или булавкой, слегка погружают края лоскутка в воду, постепенно подходя к середине; когда лоскуток весь намокнет, он упадет на дно, монета (игла) будет продолжать плавать.

Лабораторная работа <Бездонный >бокал.

Оборудование: бокал, наполненный до краёв водой, металлические булавки, линейка, микрометр.

Ход работы:


Вы налили воды в бокал до краёв. Он полон. Возле бокала лежат булавки.

Может быть, для одной- двух булавок ещё найдётся место в бокале? Попробуйте.

Начните бросать булавки в бокал и считайте их. При этом вода не только не выливается, но даже и не поднялась сколько-нибудь заметным образом над краями.

Сделайте примерный подсчет количества булавок вместившихся в бокал, считая, что толщина поднявшегося слоя только 1мм. Для этого подсчитайте объём водяного слоя, возвышающегося над краями бокала, и сравните с объёмом одной булавки.

Докажите, что чем шире посуда, тем большее количество булавок она способна вместить, потому что тем больше объём вздутия жидкости.

Блок № 3. Капиллярные явления


На границе с твердым телом смачивающие и несмачивающие жидкости образуют кривые поверхности – мениски – соответственно с острым (а) или тупым краевым углом Q (б) рис. 1.

Смачивающая жидкость образует вогнутый, а несмачивающая – выпуклый мениск.

I. Опыт 1 (а, б) рис. 2 Капиллярность.

Опустим капиллярную трубку в воду. Вода в трубке поднимается на некоторую высоту h над поверхностью воды в широком сосуде (а). Если аналогичный опыт провести с жидкостью, не смачивающей стенок трубки (масло), то окажется, что уровень жидкости в капилляре будет ниже, чем в широком сосуде с маслом (б) рис. 2. рис.1


Явление подъема или опускания жидкости в капилляре называется капиллярностью.


II. Рассмотрим причины такого поведения жидкости в капилляре, опущенном в жидкость.


В широких сосудах короткодействующие силы

притяжения между молекулами твердого тела

и жидкости удерживают в виде мениска лишь

незначительную часть жидкости в сосуде.

Основная ее поверхность – горизонтальная.

В узких трубках масса жидкости невелика,

поэтому различие сил Fж-т и Fж приводит к

капиллярности. рис.2


В случае смачивающей жидкости (а) силы притяжения Fж-т между молекулами жидкости и твердого тела (стенки капилляра) превосходят силы взаимодействия Fж между молекулами жидкости. В случае (б) рис. 2 Fж-т< Fж. В случае (а) жидкость втягивается внутрь капилляра.


III. До каких пор жидкость будет подниматься в трубке?

Опыт 2.


Опустим в сосуд с подкрашенной жидкостью тонкую и широкую стеклянные трубки. Опыт показывает, что вода в капиллярной трубке поднялась выше, чем в широкой трубке.


Выясним, от чего зависит высота подъема жидкости?


Подъем жидкости в капилляре происходит

до тех пор, пока сила поверхностного натяжения

Fпов. не уравновесит силу тяжести, действующую

на поднятую воду вниз: рис.3

Fпов. = Fтяж.


IV. Fпов. = δ2πr

Fтяж. = mg δ2πr = ρπr2hg

m = ρV = ρ (πr2h) 2 δ

(1) h = ρrg , где


δ – поверхностное натяжение жидкости,

ρ – плотность жидкости,

r – радиус капилляра,

m – масса столба жидкости,

g – ускорение свободного падения.


Из формулы (1) следующий вывод:


Высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (ее поверхностного натяжения и плотности) и радиуса капилляра. Чем больше диаметр капилляра, тем меньше высота столба жидкости.

Демонстрация опыта 3.


Положить сухой мел на мокрую губку; сухую губку на мокрый кусок мела. В первом случае мел быстро намокает, во втором случае губка останется сухой.

Этот эффект объясняется тем, что капилляры у мела тоньше, чем у губки.


Для определения расстояния H (рис. 2), на которое опускается несмачивающая жидкость, используют ту же формулу (1).


V. Капиллярность проявляется в любом узком пространстве, например, между двумя стеклянными пластинами, находящимися в воде.


Лабораторная работа «Наблюдение зависимости высоты поднятия жидкости от толщины воздушного клина». (в группах по четыре человека)


Цель: Убедиться в существовании капиллярного подъема жидкости в любом узком пространстве.


Приборы и материалы: две стеклянные пластинки размером 25х25х1мм; стакан с подкрашенной водой; спичка (или кусочек пластилина).

  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconРазвитие устной речи учащихся, развитие навыков самостоятельной работы, анализа и систематизации знаний, развитие памяти; познавательных способностей

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconРазвитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconМеханические колебания и волны, повторить понятия механики колебания, их отличие от механических волн. Выяснить основные характеристики этих физических процессов. Вспомнить условия возникновения звука и его свойства. Подготовка к контрольной работе
Б развивающие: развитие у учащихся познавательных способностей, умение логически рассуждать, выделять главные причины и выводы, развитие...

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconЗадачи Образовательные: Общая актуализация, обобщение, систематизация, расширение знаний о солнечной системе, воде, воздухе, экологии. Для 4 класса

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconЗадачи: Развитие физических качеств; Накопление и обогащение физического опыта детей; Формирование у воспитанников потребности в двигательной активности и физическом совершенствовании

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог icon«Пищеварительная система»
Работа направлена на развитие мышления, памяти, творческих способностей, ориентирована на применение полученных знаний на практике,...

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconСписок использованной литературы 8
Творчество скорее не вид, а стиль деятельности. Креативность не единый фактор, а совокупность разных способностей, позволяющих решать...

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconФормирование у обучающихся представлений о влажности воздуха; развитие способностей к анализу и обобщению, развитие умений выделять главное в тексте, самостоя

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconЗадачи : Познакомить учащихся с органами чувств и их значением для человека; учить беречь органы чувств. Развивать устную речь, логическое мышление, память, внимание, умение анализировать, делать выводы

Задачи: расширение знаний учащихся; развитие интересов и способностей к самоорганизации, готовности к сотрудничеству, активности и самостоятельности, умение вести диалог iconЗадачи: Познакомить учащихся со строением мышц человека. Развитие навыков самостоятельной работы с учебником и наглядными пособиями



База данных защищена авторским правом © 2016
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
поиск