Група КОБ-17

Дата 05.12.2018

Урок № 14


Предмет: фізика

Розділ. Властивості рідин і твердих тіл

Тема уроку. Властивості рідин. Поверхневий натяг рідини

Мета уроку:

Освітня: поглибити і розширити уявлення про властивості рідини; пояснити і охарактеризувати поняття поверхневого шару; розкрити природу сил поверхневого натягу;

Розвивальна: розвивати логічне та критичне мислення, допитливість, уміння і навички порівнювати та аналізувати результати дослідів, робити з них висновки, пізнавальний інтерес до вивчення фізики;

Виховна: виховувати почуття відповідальності за виконану роботу, самостійність, наполегливість, активність, толерантність, інтерес до предмета.

Тип уроку: засвоєння нових знань

Методичне забезпечення та обладнання: мультимедійний комплекс, додаткова література, посудина з водою , клей, скріпка, монети, шматки паперу, свічка, мильний розчин, посудина з олією, молоком, оцтом, дротяний каркас.

Міжпредметні зв’язки: біологія, екологія, математика, хімія.

Методи і прийоми роботи: частково-пошуковий (евристична бесіда), пояснювально-ілюстративний, ігрові прийоми.


Хід уроку

І. Організаційний момент

Взаємне вітання викладача та учнів, перевірка присутності учнів, підготовки їх до уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Запитання до учнів:

  • Які агрегатні стани речовини вам відомі? (Речовина може існувати у трьох станах: газ, рідина і тверде тіло)

  • Чим відрізняються рідини від газів? Гази не зберігають ні об’єму, ні форми: газ заповнює всю посудину, у якій він міститься; характер молекулярного руху – безладний (хаотичний) рух. Рідини зберігають об’єм, але не зберігають форми: унаслідок текучості рідина зазвичай набуває форми посудини; характер молекулярного руху: молекули коливаються близько до положення рівноваги й перескакують в інші позиції)

  • У чому полягає відмінність рідин від твердих тіл? (Тверді тіла зберігають об’єм і форму; характер молекулярного руху – коливання атомів або молекул є близьким до положення рівноваги)

  • Чому властивості всіх газів майже однакові, а властивості рідин і твердих тіл відрізняються? (У зв’язку з тим, що молекули в усіх газах рухаються практично однаково, властивості різних газів подібні. Оскільки атоми й молекули різних речовин взаємодіють по-різному, то й властивості рідин і твердих тіл є надзвичайно різноманітними)


ІІІ . Мотивація навчальної діяльності

Всі ви, напевно, милувалися маленькими краплями роси, які на листках рослин набувають форми майже правильних кульок. Це явище спостерігав ще Г. Галілей, якого дуже дивувало, що великі краплі води не розпливаються по всьому листку капусти, а набувають форми маленьких кульок. Таку ж форму мають краплі води на жирній поверхні, пролита на стіл ртуть тощо. Ці явища здаються дуже дивними, адже ми звикли, що рідина набуває форму посудини, в якій вона знаходиться, і власної форми не має.

(Слайд 3) А чи замислювались ви над тим, чому краплини мають форму майже правильних кульок?

Учні висловлюють свої міркування.

Крім сил тяжіння, пружності й тертя, існує ще одна сила. Це сила поверхневого натягу. Саме з нею ми сьогодні познайомимось.

ІV. Повідомлення теми та мети уроку

(Слайд 4 ) Отже, запишіть тему уроку «Властивості рідин. Поверхневий натяг рідини».

(Учні записують тему уроку у зошит).

Н а цьому уроці ми з’ясуємо чим відрізняються властивості поверхневого шару рідини від властивостей решти рідини, дізнаємось що таке поверхнева енергія, сила поверхневого натягу, за якою формулою її можна обчислити, що таке коефіцієнт поверхневого натягу та від чого він залежить.

V. Вивчення нового матеріалу

Дослідним шляхом переконатися у наявності поверхневого натягу рідини

Як ви гадаєте, що буде, якщо металеві скріпку та монету опустити в воду?

(Учні висловлюють свої міркування) Дослід: скріпка та монета обережно кладуться на поверхню води, монета тоне, а скріпка – ні.

А чому монета потонула? Однак, коли скріпку занурити вглиб води, вона піде на дно.

Який висновок, ми можемо з цього зробити?

(Учні висловлюють свої міркування)

(Слайд 5) Давайте зробимо дослід і перевіримо ваші міркування.

(Слайд 6) Молекули всередині рідини та на її поверхні перебувають в різних умовах.

На кожну молекулу всередині рідини діють сили притягання з боку сусідніх молекул, які оточують її з усіх боків. Ці сили взаємно компенсують одна одну і їх рівнодійна рівна нулеві. Молекули, що перебувають на поверхні рідини, відчувають на собі дію інших молекул тільки збоку й знизу. Взаємодія з молекулами газу незначна. Чи буде в цьому випадку рівнодійна сил дорівнювати нулю?

Рівнодійна сил притягання, які діють на молекули поверхневого шару, не дорівнює нулю і направлена вглиб рідини. Під дією цих сил молекули поверхневого шару втягуються всередину, кількість молекул на поверхні зменшується, і площа скорочується.

Зрозуміло, що всі молекули не можуть втягнутися всередину. На поверхні залишається така кількість молекул, за якої площа поверхні виявляється мінімальною за даного об’єму рідини. А з математики ми знаємо, що такою поверхнею є … сфера.

Щоб молекула рідини вийшла з глибини на її поверхню, потрібно виконати певну роботу. Отже, молекули поверхневого шару мають додаткову потенціальну енергію порівняно з молекулами, що містяться всередині рідини. Ця додаткова потенціальна енергія називається поверхневою енергією і належить до внутрішньої енергії.

Оскільки положенню рівноваги відповідає мінімум потенціальної енергії, то рідина прагне скоротити площу поверхневої плівки і приймає форму кулі.

(Слайд 7) Сили, що скорочують поверхневу плівку рідини, називаються силами поверхневого натягу.

Для виявлення дії сили поверхневого натягу проведемо дослід.

( Слайд 8) Дослід: візьмемо дротяне кільце, до діаметрально протилежних точок якого вільно, без натягу, прив’язана нитка. Зануримо кільце у мильний розчин, по обидва боки від нитки виявиться мильна плівка. Нитка буде вільно лежати на мильній плівці: сили поверхневого натягу взаємно урівноважуються з обох боків нитки. Якщо прорвати плівку з одного боку, то нитка вигнеться дугою.

Як цей дослід можна пояснити?

(Учні висловлюють свої міркування)

Сили поверхневого натягу діють уздовж усієї лінії контуру, що обмежує вільну поверхню рідини, і напрямлені перпендикулярно до цього контуру та лежать на поверхні, якщо вона горизонтальна.

Для того, щоб визначити чому дорівнює сила поверхневого натягу візьмемо дротяний каркас, одна сторона якого, сторона CD, рухома, і утворимо на ньому мильну плівку. Якщо дати змогу рухомій стороні каркаса вільно переміщатися, вона під час скорочення плівки підніматиметься вгору. Щоб утримати її в початковому положенні, треба прикласти до неї додаткову силу, наприклад підвісити невеликий тягарець.

Це означає, що з боку мильної плівки на горизонтальну частину каркаса діє сила, яка намагається скоротити поверхню плівки. За модулем ця сила дорівнюватиме вазі тягарця, яка зрівноважує її.

Якщо проводити дослід з каркасами різних розмірів, то можна встановити, що сила

поверхневого натягу буде прямо пропорційна довжині рухомої сторони каркаса:

F ~ l

Коефіцієнтом пропорційності виступає коефіцієнт поверхневого натягу, позначається літерою σ.

F=

Фізичний зміст коефіцієнта поверхневого натягу: поверхневий натяг чисельно дорівнює силі поверхневого натягу, яка діє на кожну одиницю довжини контуру, що обмежує поверхню рідини.

О диницею в СІ коефіцієнта поверхневого натягу є ньютон на метр (Н/м).

(Учні записують до конспекту вміст слайду 9)

Отже, поверхнева плівка, намагаючись скоротитися, надає рідині сферичної форми.

(Слайд 10) Тому маленькі крапельки роси близькі за формою до кулі. А чому не набувають кулястої форми більші об’єми рідини?

( Учні висловлюють свої міркування)

Чим менша краплина, тим більшу роль відіграють поверхневі сили порівняно із силою тяжіння. Під час вільного падіння дощові краплі перебувають у невагомості і тому майже кулясті.

У космічному кораблі, який перебуває у стані невагомості, кулястої форми набувають не тільки окремі краплі, а й великі об’єми рідини. Астронавти NASA, провели експеримент з водою в умовах невагомості, тому я пропоную переглянути відеофрагмент. (Слайд 11)

Давайте поміркуємо, від чого залежить коефіцієнт поверхневого натягу?

(Учні висловлюють свої міркування)

Давайте разом, за допомогою дослідів переконаємося чи це дійсно так.

Дослід: Визначте вплив температури на поверхневий натяг. Покладіть дрібно нарізані папірці на поверхню води в посудину та доторкніться до поверхні розжареною дротиною. Плаваючі папірці „розбігаються” в усі боки. Зробіть висновок, як залежить поверхневий натяг від температури.

Висновок: Із підвищенням температури збільшується середня відстань між її частинками, а отже сили молекулярного притягання зменшуються. Тому з підвищенням температури рідини поверхневий натяг зменшується.

Дослід: Використовуючи посудини з водою та дрібно нарізані папірці, пляшки з різними речовинами, піпетки, визначте вплив на поверхневий натяг води:

  1. олії та молока 2) соди та оцтової кислоти.

Покладіть дрібно нарізані папірці на поверхню води в посудину та по черзі нанесіть краплю виданої рідини. Зробіть висновок, як залежить поверхневий натяг від природи рідини.

В исновок: різні рідини мають різний поверхневий натяг.

Правильно, коефіцієнт поверхневого натягу залежить від природи рідин. Розгорніть, будь ласка, підручник на сторінці 220. В таблиці наведено коефіцієнти поверхневого натягу деяких рідин. Скажіть, яка з наведених у таблиці рідин, має найбільш коефіцієнт поверхневого натягу? (Слайд 12)

(Слайд 13) Мильні розчини ми також використовуємо для розваг. Підніміть, будь ласка, руки ті, хто в дитинстві пустував мильними бульбашками.

А чому бульбашку не можна отримати з чистої води?

Д оповідь учня про мильні бульбашки.

Дійсно, мильні бульбашки є відмінним об’єктом для спостереження різноманітних фізичних явищ. І сферична форма мильних бульбашок пояснюється також силами поверхневого натягу.

А зараз давайте переглянемо невеличке шоу мильних бульбашок.

Перегляд відео фрагменту. (Слайд 13)

V. Закріплення нового матеріалу

Первинна перевірка засвоєння знань. Бліц-опитування: (Слайд 15 - Слайд 21)

  1. Як зміниться сила поверхневого натягу води у разі розчинення в ній мила? (Сила поверхневого натягу води зменшиться)

  2. Якої форми набувають краплі рідини в умовах невагомості?

  3. Відеозапитання: Чому комаха-водомірка легко переміщується поверхнею води? (Завдяки поверхневому натягу води)

  4. Чому плавлений жир плаває на поверхні рідини у вигляді сплюснутих кульок? (Діє сила поверхневого натягу рідини, а також сила тяжіння)

  5. Відеозапитання: Чому сірники відштовхуються від мила і навпаки притягуються до цукру? (Якщо шматком мила торкнутися води між двома сірниками, то з одного боку сірника на нього буде діяти сила поверхневого натягу води, з іншого боку на нього буде діяти сила поверхневого натягу розчину. Тому сірники будуть переміщатися в бік протилежний точці дотику мила)

  6. Чи плаває залізо у воді? (За певних умов – так. Зокрема, це можуть бути малі предмети: голка, лезо безпечної бритви, - покладені злегка на поверхню води; їх утримує на поверхні води сила поверхневого натягу. Інший випадок - це залізні предмети порожнистої форми, у яких середня густина менша за густину води: порожня консервна банка, таз, кораблі та ін.).

  7. Дослідне запитання: Чому монети не потонули?

Розв’язування задач
















№ 2 Розв’язати задачу (Слайд 24)

Для визначення коефіцієнта поверхневого натягу води використали піпетку, діаметр вихідного отвору якої 2 мм. Маса 40 крапель, як виявилось, дорівнює 1,9 г. Чому дорівнює, за цими даними, коефіцієнт поверхневого натягу води?

VІ. Підсумок уроку

Рефлексія (Слайд 26)

Продовжити фразу:

Сьогодні на уроці:

  • Я познайомився (познайомилась)…

  • Я навчився (навчилась)…

  • Самим легким на уроці для мене було…

  • Труднощі у мене виникли з…

Оцінювання роботи учнів


VIІ. Повідомлення домашнього завдання

  1. Опрацювати §50 підручника «Фізика: підруч. для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл.: (рівень стандарту) / В.Д. Сиротюк, В.І. Баштовий. – К.: Освіта, 2010. – 303 с.» (Слайд 27)

2. Розв’язати задачі:

№ 339. Вода легша від піску. Чому ж вітер може підняти хмари піску, але підіймає дуже мало водяних бризок?

№340 Крапля води витікає з вертикальної скляної трубки діаметром 1 мм. Визначити вагу краплі, якщо температура води 200 С.



‹
›