С помощью пипетки капните одну каплю воды на лист бумаги другую каплю на свою руку
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 15.09.2024
Интеграция предметов: физика -биология .
Цель урока: раскрытие основных научных положений изучаемой темы во взаимосвязи с природой и жизнедеятельностью человека.
Задачи: ознакомление обучающихся с элементами экспериментального метода исследования явления; раскрытие роли испарения в природе и жизнедеятельности человека.
Учитель физики объясняет тему урока через проблемные вопросы и физический эксперимент.
Учителя организуют решение расчётных и качественных задач с биологическим содержанием.
В конце урока даётся практическое домашнее задание.
На уроке потребуется: компьютер, экран; набор стеклянной посуды с различной жидкостью (эфир, спирт, вода, подсолнечное масло); спиртовка, кисточка, колба; пипетка, стекло, резиновая трубка; вентилятор, термометр, вата; кристаллы йода в пробирке, жидкостный манометр.
Учитель физики. По природоведению вы изучали круговорот воды в природе.
Давайте вспомним как это происходит (показ рисунка на экране компьютера – круговорот воды в природе).
С поверхности океанов, морей, рек и суши вода под действием солнечного тепла испаряется и поднимается вверх в виде невидимого пара.
Так что называется испарением?
Ученики. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное.
Учитель физики. В воздухе водяной пар охлаждается, превращается в мельчайшие капельки воды. Из них образуются облака. Так что называется конденсацией?
Ученики. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое.
Учитель физики. Вытертая мокрой тряпкой школьная доска быстро высыхает – вода превращается в пар. Точно так же высыхают полы после мытья, мокрое бельё и т. д.
Каков же механизм испарения? Иначе, почему жидкости испаряются?
В первую очередь переходят в пар быстрые молекулы. У оставшихся молекул жидкости при соударении с другими молекулами меняется скорость. Некоторые из молекул приобретают при этом скорость, достаточную для того, чтобы оказаться у поверхности
и вылететь из жидкости.
При любой ли температуре испаряются жидкости?
Жидкости могут испаряться при любой температуре. Наблюдения подтверждают это. Например, лужи, образовавшиеся после дождя, высыхают и летом в жару, и осенью, когда уже холодно. Почему? Потому что при любой температуре в жидкости есть быстрые молекулы.
Зависит ли испарение от температуры жидкости и как? Для выяснения этого проведём опыт.
На стекле 2 капли воды. Стекло подогревается снизу под одной из капель.
Учитель физики. Почему подогреваемая капля испаряется быстрее?
Ученики. С увеличением температуры испарение жидкости усиливается, так как чем выше температура, тем больше число быстродвижущихся молекул, способных покинуть жидкость.
На доску кисточкой наносятся мазки различных жидкостей: эфира, спирта, воды и масла.
Учитель физики. Почему эфир испаряется быстрее?
Ученики. Силы сцепления между молекулами эфира меньше, чем между молекулами других жидкостей.
Пипеткой капнуть эфир на стекло и на лист промокательной бумаги. Наблюдается процесс испарения.
Учитель физики. Почему с промокашки быстрее испаряется эфир?
Ученики. Чем больше площадь поверхности жидкости, тем большее число молекул одновременно вылетают с неё в воздух.
Учитель физики. Одновременно с переходом молекул из жидкости в пар происходит и обратный процесс. Часть молекул, покинувших жидкость, снова в неё возвращаются. Если
Испарение происходит в закрытом сосуде, то число молекул, вылетающих из жидкости, становится равным числу молекул пара, возвращающимся обратно в жидкость. Поэтому масса жидкости в закрытом сосуде не изменяется, хотя жидкость продолжает испаряться. Если же сосуд открыт, то масса жидкости в нём со временем уменьшается,
Бумага, смоченная водой, обдувается вентилятором.
Учитель физики. Почему бумага высыхает быстрее?
Ученики. Так как создавшийся ветер (поток воздуха) уносит образовавшийся пар.
Учитель физики. Сделаем вывод. Отчего же зависит скорость испарения жидкости?
(в тетрадях зарисовывается схема.)
Учитель физики. Как вы думаете, испаряются ли твёрдые тела?
Ученики. Испаряются не только жидкости, но и твёрдые тела. Испарение некоторых твёрдых тел обнаруживается по запаху. Например, испарение нафталина, камфары. Испаряется и лёд, вследствие чего на морозе можно сушить бельё, которое из обледеневшего становится сухим.
Испарение кристаллов йода. Если подогреть пробирку с небольшим количеством кристаллов йода на слабом пламени, то кристаллы начнут испаряться. Пары йода имеют густой фиолетовый цвет, поэтому их хорошо видно. При охлаждении пробирки из паров йода образуются сразу кристаллики йода.
Учитель физики. Но вернёмся к жидкостям. Так как при испарении жидкости покидают наиболее быстрые молекулы, то средняя скорость оставшихся молекул меньше. Следовательно, средняя кинетическая энергия молекул уменьшается. Это означает, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Поэтому, если нет притока энергии к жидкости извне, испаряющаяся жидкость охлаждается. Энергичные молекулы улетают.
Шарик термометра обматывают ватой, смоченной эфиром.
Учитель физики. Почему столбик термометра опускается?
Ученики. Быстро испаряющийся эфир отнимает часть внутренней энергии от ртути (спирта) термометра, вследствие чего температура понижается.
Учитель физики. Почему же при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения её температуры?
Ученики. Испарение происходит медленно, и температура воды поддерживается постоянной за счёт количества теплоты, поступающего из окружающего воздуха.
Учитель физики. Поглощение энергии при испарении жидкости можно наблюдать ещё на одном опыте.
Опрокинутую колбу соединяют резиновой трубкой с жидкостным манометром. Сверху на колбу кладут лоскуток ткани и на него наливают пипеткой немного эфира.
Учитель физики. Почему в коленце манометра, присоединённого к колбе, уровень жидкости повышается?
Ученики. Испаряясь, эфир поглощает энергию из воздуха, воздух в колбе охлаждается, давление воздуха в колбе уменьшается, о чём можно судить по повышению уровня жидкости в колене манометра, присоединённого к колбе.
Учитель физики. Мы говорили, что может происходить и обратный процесс: переход молекул из пара в жидкость. Конденсация пара сопровождается выделением энергии. При конденсации внутренняя энергия конденсирующейся жидкости увеличивается, температура повышается. Конденсацией пара объясняется образование облаков.
Таким образом, испарение и конденсация – это наиболее легко регулируемые способы изменения внутренней энергии вещества. Поэтому испарение и конденсация должны играть большую роль в жизнедеятельности человека и животных. Ребята, вы хорошо знаете, что когда жарко, человек потеет и наоборот, выходя из воды, даже в жаркий день, вы чувствуете холод. Почему? (Ответы учащихся.)
Учитель биологии. Ребята, вы правы, когда жарко – человек потеет. Это хорошо. Для терморегуляции организма человека важную роль играет потоотделение. Влага, содержащаяся в организме человека, во время жары через поры в эпителии выходит наружу. Потоотделение обеспечивает постоянство температуры тела человека. За счёт испарения пота уменьшается внутренняя энергия тела, благодаря этому организм охлаждается. Получается, потея, мы спасаем себя от перегрева организма.
Учитель физики. Процесс испарения будет зависеть от условий окружающей среды, то есть от влажности окружающего воздуха. Нормальной считается влажность воздуха 40-60%.
Учитель биологии. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем тело человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведёт к охлаждению организма, помогает работать в условиях высокой температуры. Если же влажность окружающего воздуха высока – 70%, то жить и работать становится тяжело. Если влажность меньше 40% при нормальной температуре воздуха, это приводит к его обезвоживанию (пустыни, металлургические заводы).
Ученики (обыгрывают диалог).
Змеюкина. Дайте мне атмосферы! Слышите. Махайте на меня, махайте… Скажите пожалуйста, отчего мне так душно?
Ять. Это оттого, что вы вспотели-с…
Змеюкина. Фуй, как вы вульгарны! Не смейте так выражаться. Ах, оставьте меня в покое! Дайте мне поэзии, восторгов! Махайте, махайте…
Учитель биологии. Различные условия окружающей среды, затрудняющие или ускоряющие испарение, нарушают регулирование теплоотдачи организма. Почему в жару не надо носить кожаную, клеёнчатую, синтетическую одежду?
Ученики. Такая одежда затрудняет потоотделение, что приводит к перегреву организма.
Учитель физики. Решим задачу биофизического содержания.
При длительной тяжёлой физической работе человек выделяет пот объёмом около 10л.
Какая масса воды может быть нагрета от 40 до 100 градусов за счёт той тепловой энергии, которая затратилась на испарение пота объёмом 10 л.? Для приближённого ответа считаем, что L пота = Lводы. ( задачу решают у доски с объяснением).
Учитель биологии. Большую роль играет испарение в жизни растений. Чтобы представить себе масштабы испарения воды растениями, приведу такой пример: за один вегетационный период одно растение (подсолнечник или кукуруза ) испаряет до 200 кг. и более воды, то есть бочку солидных размеров. При таком энергичном испарении требуется не менее энергичное добывание воды. Для этого служит корневая система, размеры которой огромны. Интересны растения пустыни. Например, кактусы – растения с толстыми мясистыми стволами, листья которых превратились в колючки. У них незначительная поверхность при большом объёме, толстые покровы, малопроницаемые для воды и водяного пара, с немногочисленными, почти всегда закрытыми устьицами. Поэтому даже в сильную жару кактусы испаряют мало влаги.
Очень интересна роль испарения у животных и птиц. Послушаем доклад ученика.
Для уравновешивания неизбежной потери воды за счёт испарения многие животные всасывают её через покровы тела в жидком или газообразном состоянии (амфибии, насекомые, клещи). В теплорегуляции птиц большую роль играют воздушные мешки. В жаркое время с поверхности воздушных мешков испаряется влага, что способствует охлаждению организма. В связи с этим в жаркую погоду птица открывает клюв.
Учитель физики. Изучив тему испарения, мы узнали, какую большую роль играет испарение в жизни растений и животных, как это важно для человека. Вы теперь сможете ответить на ряд вопросов, в объяснении которых вы затруднялись.
1). Наполните маленький стаканчик водой и вылейте воду на тарелку.
2). Снова наполните тот же стаканчик водой и поставьте его вместе с тарелкой в шкаф, чтобы вода испарялась.
3). Запишите дату и час начала опыта.
4). Когда вода из тарелки вся испарится, снова запишите время.
5). Запишите время, когда из стакана испарится четверть всей налитой в нём воды.
6). Измерьте диаметры стакана и тарелки, определите площадь поверхности жидкости в них.
7). Сопоставьте время испарения жидкости с площадью её поверхности.
8). Напишите отчёт о работе.
Заключение, подведение итогов, выставление оценок.
На следующем уроке в качестве закрепления провожу физический диктант по двум вариантам. ( Вопросы варианта диктую классу поочерёдно).
Вам может понравиться Все решебники
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
Дети очень любят играть с водой. Но когда вы предложите им использовать в игре пипетку, то игра приобретет более притягивающий характер. Для игры предлагаем использовать упражнения с капельками из пипетки.
Цель упражнений: развитие внимания, памяти, воображения, произвольности поведения, развитие мелкой моторики руки, ориентации в пространстве.
Капельки можно ставить прямо на стол или на какую -нибудь доску (например, для лепки из пластилина) или оргстекло. Поверхность должна быть сухая, ровная и гладкая. Капельки можно делать как простой водой, так и разноцветной, полученной с помощью растворенной в воде акварельной краски. И так улыбнулись и начинаем играть. Это очень интересно и забавно.
Берёте одну пипетку себе, другую даёте ребёнку.
Показывает, как получаются капельки, и просит ребёнка повторить Упражнение №2
- проложить дорожку из капелек;
- проложить дорожку из цветных капелек;
- проложить дорожку в такой последовательности: красная капелька, синяя, жёлтая…
оказываете,П что можно делать большую капельку, если капать на одно место несколько раз. Взрослый просит сделать большую и маленькую капельки, сделать семейку капелек и рассказать про неё.
- придумай свой узор.
Ставите на стол 3- литровую банку с водой и даёте задание: набрать в пипетку любую краску и капнуть её в банку, понаблюдать, как красиво капелька будет растворяться в воде.
Даёте задание: капнуть рядом 5 цветных больших капелек и кончиком пипетки соединить их.
Предлагаете капнуть на листочек несколько цветных капелек. Прикрыть их другим листочком. Погладить ладошкой верхний листочек и убрать его. Что получилось? На что похоже?
Даёте задание: капнуть капельки и поднести к ним тряпочку или губку. Что получилось?
Даёте задание: капать разноцветные капельки друг на дружку и наблюдать, как меняется их цвет.
Задание на наклонной поверхности: сколько нужно капнуть капелек на одно место, что бы капелька скатилась с горки?
Опыты и эксперименты с водой Хочу поделиться опытом экспериментальной деятельности. Вот уже третий год я вместе с детьми провожу занимательные опыты и эксперименты.
Опыты с водой с детьми 3–4 лет, проводимые дома Цель: Формировать у детей представления о свойствах воды. Сидим дома, но не скучаем, проводим эксперименты. Для детей очень важно познавать.
ЖИВАЯ РЫБКА
Вырежьте из плотной бумаги рыбку. В середине у рыбки круглое отверстие А, которое соединено с хвостом узким каналом АБ.
Налейте в таз воды и положите рыбку на воду так, чтобы нижняя сторона ее вся была смочена, а верхняя осталась совершенно сухой. Это удобно сделать с помощью вилки: положив рыбку на вилку, осторожно опустите ее на воду, а вилку утопите поглубже и вытащите.
Теперь нужно капнуть в отверстие А большую каплю масла.
Лучше всего воспользоваться для этого масленкой от велосипеда или швейной машины. Если масленки нет, можно набрать машинного или растительного масла в пипетку или трубочку от коктейля: опустите трубочку одним концом в масло на 2-3 мм. Потом верхний конец прикройте пальцем и перенесите соломинку к рыбке. Держа нижний конец точно над отверстием, отпустите палец. Масло вытечет прямо в отверстие.
Стремясь разлиться по поверхности воды, масло потечет по каналу АБ. Растекаться в другие стороны ему не даст рыбка. Как вы думаете, что сделает рыбка под действием масла, вытекающего назад? Ясно: она поплывет вперед!
ОПЫТ СО СКРЕПКОЙ
Наполните миску на три четверти водой. Вырежьте из бумажного полотенца квадрат со сторонами 5 см. Поместите скрепку в центре бумажного квадратика. Поддерживая бумажный квадрат за концы, поместите его на поверхность воды в миске. Бумага со скрепкой должна плавать на воде.
С помощью зубочистки аккуратно утопите бумагу так, чтобы скрепка осталась на поверхности воды.
Понаблюдайте за плавающей скрепкой и определите, насколько она погрузилась в воду.
В результате скрепка полностью остается на поверхности воды, не погружаясь в нее. Уровень воды вокруг скрепки немного понизился.
Почему?
Поверхностное натяжение — из-за этого натяжения поверхность жидкости ведет себя как упругое покрытие. Под поверхностью воды каждая молекула притягивается со всех сторон своими соседками. Молекулы стиснуты со всех сторон так плотно, что теснее прижаться друг к другу уже не могут. Однако на поверхности молекулы воды притягиваются только к боковым и нижним молекулам. В результате этого возникает суммарная сила, направленная вниз, что вызывает легкое продавливание верхнего слоя воды.
Поверхностное натяжение оказывается вполне достаточным для удерживания легких тел, таких как скрепка в данном опыте. Говорят, что тело плавает (слегка погружено либо лежит на поверхности жидкости), если его плотность равна или меньше плотности жидкости. Однако плотность скрепки выше плотности воды; следовательно, она плавает только благодаря пленке поверхностного натяжения.
ОПЫТЫ С МОЮЩИМИ СРЕДСТВАМИ
Опыт 1
Как сказывается поверхностно-активная добавка на результатах нашего опыта?
Моющие средства относятся к поверхностно-активным добавкам. Они собираются на поверхности жидкости и уменьшают ее поверхностное натяжение.
Повторите опыт, используя воду, в которой разведено половина чайной ложки моющего средства для посуды.
Опыт 2
Как различие в силе поверхностного натяжения может заставить жидкость перетекать с места на место?
Капля моющего средства, добавленная в воду, немедленно уменьшает поверхностное натяжение в месте своего попадания в воду.
Налейте немного воды в тарелку так, чтобы она только прикрыла ее дно. Пусть тарелка постоит примерно минуту, чтобы вода в ней успокоилась. Добавьте каплю пищевого красителя в воду рядом с краем тарелки. Окуните один конец зубочистки в жидкое моющее средство и прикоснитесь этим концом к окрашенному пятну в воде. Наблюдайте за движением этого пятна.
Опыт 3
Как концентрация поверхностно-активных веществ влияет на поверхностное натяжение?
Поверхностно-активные вещества ослабляют поверхностное натяжение.
Покройте водой дно маленькой тарелки. Поместите на поверхность воды две круглые зубочистки. Третьей зубочисткой пододвиньте их друг к другу. Намочите конец зубочистки, которую вы держите, жидким моющим средством, и дотроньтесь этим концом до воды между двумя плавающими зубочистками.
Наблюдайте, с какой скоростью двигаются эти зубочистки. Чем больше скорость, тем больше способность вещества понижать поверхностное натяжение воды. Повторите опыт четыре раза, используя чистую воду, новые зубочистки и различные концентрации моющего вещества. Для составления различных концентраций можно использовать таблицу. Компоненты можно отмерять с помощью пипетки, смешивать их на вощеной бумаге, каждый раз — с помощью чистой зубочистки.
Опыт 4
Понаблюдаем за формой капель жидкости, имеющих разное поверхностное натяжение.
Поверхностное натяжение является также причиной образования капель. Суммарная сила, действующая на поверхностные молекулы воды и направленная внутрь, заставляет поверхность сжиматься. Наименьшую площадь поверхности для данного объема имеет сфера.
С помощью пипетки капайте по одной капле мыльного раствора разной концентрации на вощеную бумагу и сравнивайте округлость каждой капли.
Опыт 5 - Встречное движение
Положите лист вощеной бумаги на стол. Пипеткой капните на него несколько капель воды (в разных местах). Смочите зубочистку водой. Приблизьте зубочистку к одной из капель, но не дотрагивайтесь до нее. Повторите с другими каплями.
Капля движется к зубочистке.
Почему?
Молекулы воды притягивают друг друга. Этого достаточно, чтобы капля воды стремилась соединиться с водой, которой мы смочили зубочистку. Это притяжение обязано тому, что у каждой молекулы есть положительная и отрицательная части. Положительная сторона одной молекулы притягивает отрицательную часть другой.
ЦВЕТНЫЕ ПОТОКИ
Налейте в блюдце столько молока, чтобы оно закрывало дно. Налейте по всей поверхности молока по две капли раствора пищевого красителя разных цветов (красного, синего, зеленого) . Выдавите на середину блюдца каплю жидкости для мытья посуды и посмотрите, что случилось с красителями.
Цветные струйки быстро удаляются от центра — это видно в первые две минуты. Еще через две минуты красители смешиваются, и образуется сплошной серый цвет.
Почему? Сначала капли красителей оставались в первоначальном виде из-за жиров, имеющихся в молоке. Жир плохо смешивается с водой и с растворенными в воде красителями — из-за этого цветные капельки находятся порознь. Молекулы красителей стремятся разойтись в разные стороны, потому что молекулы воды, в которой они растворены, с одинаковой силой тянут их во все стороны. Когда мы капнули в середину блюдца жидкого мыла, мы ослабили силу натяжения, которой обладали молекулы воды в середине, и поэтому незатронутые мылом молекулы, находящиеся по краям, потянули красители к себе. Кроме того, мыло разделило капли жира на части, и они рассеялись — поэтому молоко смешалось с красителем.
ВРАЩАЮЩАЯСЯ СПИРАЛЬ
Из очень тонкой проволоки сверни небольшую спираль, слегка смажь ее маслом и положи на воду с помощью вилки. Потом набери несколько капель мыльного раствора в пипетку или же в соломинку, как в предыдущем опыте.
Урони капельку раствора в центр спирали. Сейчас же спираль завертится в направлении, указанном на рисунке стрелкой. Когда вращение прекратится, пусти еще одну каплю. Спираль завертится снова!
Ты, конечно, хорошо понимаешь, почему спираль приходит в движение. И почему она вертится в сторону, обратную той, куда вытекает мыльный раствор.
Источник: Дж. Ванклив "Занимательные опыты по физике" и "200 экспериментов"; "Забавная физика" Л.Гальперштейн
Читайте также: