Конспект урока по теме: " Капиллярные явления"

Раздел. Свойства газов, жидкостей и твёрдых тел.

Тема. Капиллярные явления.

Цели урока:

обучающая: углубить знания о важнейших явлениях и свойствах  природы – смачивания, не смачивания, поверхностное натяжение; изучить капиллярные явления; совершенствовать навыки проведения эксперимента; формулировать выводы из эксперимента; ознакомления учащихся с применением изученных явлений в повседневной и профессиональной жизни;

развивающая: развивать навыки по изучению научно-популярной литературы; самостоятельно приобретать новые знания; сравнивать, сопоставлять изучаемые явления и факты, делать выводы;

воспитательная: воспитывать культуру речи, познавательный интерес, любознательность, интерес к предмету; сформировать у учащихся ответственное отношение к окружающей среде, воспитать личность, готовую к практической деятельности, к пропаганде экологических идей. Тип урока: комбинированный урок Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, сообщающиеся сосуды, стакан с водой, пипетки, капиллярные трубки, стеклянные пластинки, промокательная бумага, спички подкрашенная вода, жидкое мыло, стаканчики с мыльной и чистой водой ; авторская презентация “ Капиллярные явления ”; презентации учащихся . Планируемый результата Знания – усвоить понятия - капиллярные явления и их проявление в технике, быту, природе и организме человека. Умения – приобретут навыки проведения эксперимента по изучению явления поверхностного натяжения, капиллярных явлений; делать выводы на основе экспериментальных данных; самостоятельное приобретение новых знаний; определять диаметр капилляра, по результату полученных данных. из опыта подъёма воды в капилляре. Навыки– закрепят исследовательские умения; работа в мини группах.

Межпредметные связи: агрономия ( свойства почвы), трактора ( смазочная система), слесарное дело ( спаивание, лужение ), кулинария ( свойства продуктов, салфеток, полотенец), столярное дело (свойства древесины), геометрия ( площадь круга, цилиндр ), биология (питание растений, структура кожи человека и животных) всемирная история.

Ход урока

І. Организационный момент. Объявление темы и цели урока. (3 мин)

Группа заранее делится на три команды(бригады). Каждая команда выбирает капитана(бригадира), консультанта из числа хорошо успевающих учащихся и лаборанта. Получает задание собрать материал. готовит презентацию и выступление.( Капиллярные явления в технике и быту. Капиллярные явления в природе. Капилляры в организме человека.

На столе лежат салфетки и мыло, стоит комнатный цветок .

Преподаватель. Ребята, вы наверное пытаетесь понять как эти предметы связаны между собой. На нашем уроке мы попытаемся дать ответит на этот вопрос.

Эпиграфом к нашому уроку могут послужить слова А. Энштейна Радость видеть и понимать - есть самый прекрасный дар природы

Постановка цели урока. Сегодня мы продолжим изучение особенностей поведения жидкостей на границе раздела двух сред на примере движения жидкости по капиллярам. Цель нашего урока:

- углубить знания о важнейших явлениях и свойствах  природы – смачивания, не смачивания, поверхностное натяжение; изучить капиллярные явления; -экспериментально установить факторы, влияющие на высоту поднятия жидкости в капилляре; -записать формулу зависимости высоты подъема жидкости в капилляре и проанализировать её; - научиться применять эту формулу при решении задач; - ответить на вопрос: вред или пользу приносят капиллярные явления?

Запись темы урока на доске и в тетрадях.

Преподаватель. Для того чтобы успешно усвоить эту тему нам надо вспомнить знания, полученные на предыдущих уроках.

ІІ. Актуализация опорных знаний ( 7 мин.)

Экспрес-тест «Да, нет»

1. Капелька воды имеет форму шара, так как вдоль поверхности действует сила, стремящаяся сократить до минимума эту поверхность. (Да)

2. Новые льняные ткани после стирки садятся, так как при намокании силы поверхностного натяжения укорачивают нить и, тем самым, всё полотно. (Да)

3. На поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения не зависящая от примесей и температуры. (Нет)

4. На границе раздела жидкости и твердого тела возникают явления смачивания и не смачивания поверхности твердых тел. (Да)

5. Мыльные пузыри выглядят как правильные сферы, так как жидкостные пленки принимает форму с максимальной площадью поверхности при наименьшем объёме. ( Нет)

6. Жидкость в сообщающемся сосуде располагаются на одном и том же уровне (Да)

Самопроверка результатов. Учащиеся сверяют ответы с ответами на экране и заносят результат в таблицу №1.

Демонстрация : мыльные пузыри в ладони.

III. Объяснение нового материала (10 мин.)

Демонстрация преподавателем сообщающихся сосудов с одинаковым уровнем жидкости

Постановка проблемного вопроса.

Преподаватель. Для всех ли сообщающихся сосудов будет выполняться это условие?

Давайте проверим это на опыте.

!!! Но вначале ознакомьтесь с правилами по технике безопасности необходимыми при работе со стеклянной посудой.

1 эксперимент. Работа учащихся по группам.

А). Эксперимент – сообщающиеся капиллярные сосуды заполняются водой.

В чем же дело?

Преподаватель. Почему уровни поднятия жидкости различны?

Рассмотрите поверхность жидкости в этих капиллярах. Что они вам напоминают?

Как, по-вашему, с каким уже известным явлением это связано?

Жидкость растекается по капилляру - смачивание.

Рассмотрите рис. а .

Как вы думаете, в чем различие между жидкостью на рис. б?

Вывод учащихся.  Одни поверхности вода смачивает, а другие нет. В зависимости от этого поверхность жидкости в капилляре имеет различную форму.

Преподаватель. Изогнутая поверхность жидкости называется мениском. Вводит понятие «мениск» mensos-лунный серп.

Еще чем отличаются ваши сосуды от тех, которые я продемонстрировала вам?

 Вывод учащихся. Высота поднятия зависит от диаметра сечения сосуда. Чем тоньше сосуд, тем выше высота поднятия жидкости в трубочке.

Преподаватель. Вы спросите, есть ли трубочки в бумажной салфетке, бумаге, ткани, в куске сахара, мела? Да, они там есть. Но их можно разглядеть только под микроскопом. Это крошечные промежутки между отдельными волоконцами бумаги и ткани. Это совсем узенькие щелочки между отдельными кристалликами сахара, мела. Совсем узенькие? Да ведь это как раз то, что нужно!
Потому-то вода и поднимается так хорошо, потому-то она и не подчиняется закону сообщающихся сосудов!
Это свойство жидкостей, эта их способность подниматься по тоненьким, как волосок, трубочкам называется волосностью. Или еще капиллярностью, от латинского  Capillaris (латынь) –волосной, капилля- волос. – Запись в тетрадь.

Формулируется определение капиллярности.

Продолжим наш эксперимент.

2 эксперимент. Задание учащимся: (наливают воду одинакового объема).

Сравните уровень поднятия жидкости по капиллярам:

-- с чистой воде;

– с мыльной водой; (Стаканчики с мыльной водой ).

– с горячей водой. (Предположение)

Вывод учащихся .Уровень поднятия жидкости зависит от чистоты раствора и его температуры.

Экспериментально мы установили, от каких параметров и как зависит высота поднятия воды в капилляре. Теперь попробуем установить теоретическую зависимость.

Вывод формулы вместе с учащимися. Результирующая сила поверхностного натяжения F_пов должна уравновешиваться силой тяжести F_в столба жидкости в капилляре:

Вывод. Давление на поверхности жидкостей в капиллярах может быть меньше атмосферного (смачивание) или же выше атмосферного (не смачивание).

Запись формулы тетрадь. 

Физкультминутка. А знаете ли вы, что в организме человека тоже есть капилляры? Плакат на доске – капилляры в организме человека. Так давайте сделаем маленькую разминку, чтобы по капиллярам кровь обогатила наш мозг кислородом, и мы смогли бы и дальше также успешно работать. (Звучит музыка). Разминка делаем массаж мочек ушей, надавливание точек на лбу от носа вверх, массаж тыльной стороны головы и волосяной поверхности.

Ну а теперь давайте продолжим работу.

Работа учащихся.

Анализ формулы – проводит учащийся, запись производных формул в тетрадь. Повторение единиц измерения физических величин.

Преподаватель. Дополнение  (Опускается на высоту H при не смачивании)

Опускается ниже уровня жидкости в сосуде.

IV. Закрепление изученного материала. (18 мин.)

Используя таблицу коэффициентов поверхностного натяжения жидкости. Таблицу плотностей жидкости.

1.Решите экспериментально-расчетные задачи.

По высоте поднятия воды определите радиус капилляра–

1 команда: салфетки ;

2 команда: капилляра бумаги;

3 команда: ткани.

 2. Проведите эксперимент. Смочите несколько стеклянных пластинок и, поочередно, сдавливайте их. А теперь попробуйте их разъединить. Получилось?  Объясните это. (Причина – отрицательное лапласово давление под вогнутой поверхностью жидкостной пленки между пластинами, в результате чего давление в жидкости оказывается меньше внешнего атмосферного; создается разность давлений, на пластинки действует сдавливающая сила).

Таким способом можно склеивать стекло.

Историческая справка.  Говорят, что после второй мировой войны в Италии, в Турине, было решено провести Всемирный автосалон (ставший теперь уже традиционным). Для его проведения был сооружен огромный павильон, для хорошего освещения которого крышу планировалось сделать стеклянной. Решили соорудить крышу из отдельных склеенных между собой внахлест стеклянных листов. За несколько часов до открытия праздника крыши еще не было. Все в панике. Успех мероприятия был спасен талантливым архитектором Нерви, предложившим склеить стёкла водой.

Что сейчас проделали и вы. Вопрос. Как легче и безопаснее всего расклеить хрупкие стеклянные листы? (Сдвигая их).

Сообщения о том где мы сталкиваемся с капиллярными явлениями подготовили наши команды.

- капиллярные явления в технике и быту; 

- капиллярные явления в природе:  

- капиллярные явления в организме человека.  

В жизни мы встречаемся с телами, в которых имеется множество мелких пор и каналов (капилляров) – это бумага, пряжа, кожа, дерево, стебли различных растений, почва и т.д. Если такие тела соприкасаются с водой, то они её впитывают.

3. Решение качественных задач, имеющих практическое значение:  

1. Экспериментальная задача
Почему две спички, плавающие на поверхности воды вблизи друг от друга, притягиваются?

Ответ: Из-за капиллярных эффектов вода между двумя близко расположенными спичками поднимается вверх. Давление в воде между спичками оказывается ниже атмосферного. Это и приводит к тому, что спички сближаются.

2.Экспериментальная задача
Налейте в хорошо вымытую тарелку чистую воду и набросайте на её поверхность несколько спичек без головок. Коснитесь воды в промежутке между спичками кусочком сахара, а через некоторое время – кусочком мыла. Что произойдёт? Почему?

Ответ: Раствор сахара в воде имеет больший коэффициент поверхностного натяжения, чем чистая вода. Поэтому поверхность, занимаемая раствором сахара, стремится сократиться, увлекая за собой спички по направлению к кусочку сахара. При растворении мыла натяжение воды уменьшается, поверхность, занятая мыльным раствором, увеличивается, и спички уходят вслед за границей с чистой водой к краям тарелки.

3. Почему при сушке дров на солнце на конце полена, находящегося в тени, выступают капельки воды?

Ответ: Часть полена, находящаяся в тени, холоднее. Поэтому капиллярные силы перемещают воду в этом направлении .

4. Известно, что брезентовая палатка хорошо защищает от проникновения воды, но если во время дождя дотронуться до потолка рукой, он начинает протекать. Почему?

Ответ: Если прикоснуться к мокрой ткани рукой, то несколько маленьких капель, удерживаемых, как в решете, силами поверхностного натяжения, сливаются в одну большую каплю, которую эти силы уже не способны удержать. 5. Если положить кусок мела на мокрую губку, он намокнет. Если сухую губку положить на мокрый мел, он останется сухой. Почему? Ответ: Мел имеет капилляры меньшего диаметра, чем губка.

6. В засуху слежавшаяся почва высыхает сильно, а вспаханная – слабо. Почему?

Ответ: Слежавшаяся почва содержит капилляры, по которым влага поднимается на поверхность и испаряется.

7. На сыром грунте следы от шагов человека или от колёс автомобиля намокают. Почем ?

Ответ:  Грунт под ногами человека или под колесом автомобиля уплотняется. По образующимся капиллярам поднимается вода, и след намокает. 8. Для стекания влаги, образующейся зимой на подоконниках кладут скрученную тряпку, конец которой опущен в бутылку. Почему вода стекает по тряпке в бутылку? Ответ:  Вода движется по капиллярам тряпки.

V. Подведение итогов урока , выставление оценок. (3 мин.)

Сегодня на уроке мы узнали:

1. От чего зависит высота подъема жидкости в капиллярах?

2. По какой формуле можно рассчитать высоту поднятия жидкости в капилляре?

3. Что такое капиллярные явления?

4. Вред или пользу приносят человеку капиллярные явления.

5. Какие примеры из повседневной жизни или в технике, связанные с движением жидкости по капиллярам, вы знаете? Приведите примеры. (Примеры личного опыта или используя условия решенных задач)

VI. Домашнее задание. (2мин.)

1. Выучить опорный конспект с тетради.

2. Решить задачи:

2.1. Вина долгое время оставляете свой дом, і вам необходимо обеспечить полив комнатных растений. Как это можно сделать , зная, что в природе существуют капиллярные явления, и у вас есть например нить для вязания. Предложите вариант полива.
    2.2. Почему для удаления с поверхности жирного пятна рекомендуется смочить пропитанной бензином ваткой края пятна, смачивать само пятно не рекомендуется?

Для желающих: Эксперимент. Вода в стакане, кусочек сахара сахаром касаются воды в стакане, и наблюдается высота поднятия жидкости. Произвести расчет толщины капилляров.

VII. Дебрифинг: (3мин.)
     Что Вам понравилось сегодня на уроке?
     Какой опыт получили на уроке ?
     Что не понравилось в проведении урока?
     Что лично достигли после этого урока?