Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти і науки молоді та спорту України
Управління освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації
Відділ освіти Покровського району
План – конспект
уроку фізики
”Фізика в склянці чаю”
Вчитель І категорії
Березівської ЗОШ
Вербицький О.І.
с. Березове
Урок - вистава
Тема: Фізика в склянці чаю.
Мета:
Розвиваюча: Розвивати інтерес до фізики. Формувати логічне мислення, зокрема уміння аналізувати ситуацію, встановлювати взаємні зв’язки між явищами природи, узагальнювати, виділяти головне, здійснювати між предметні зв’язки. Розвивати уміння формулювати та відстоювати власну думку.
Освітня: Поглибити знання про такі поняття, як випаровування і конденсація, кипіння, розширення тіл при нагріванні, теплопередача, теплопровідність, конвекція. Випромінювання. Продовжити формувати вміння розв’язувати задачі на обчислення кількості теплоти. Узагальнити знання учнів. Показати практичну спрямованість фізики.
Виховна: Формувати уміння працювати в групах та адекватну самооцінку. Розвивати уміння вести індивідуальну та групову дискусію. Виховувати відповідальне ставлення до виконання доручень.
Обладнання: Стіл накритий скатертю. Склянки. Ложки чайні. Чайник електричний . Заварний чайник. Цукор. Таця. Папір, спиртівка. Штатив з кільцем. Яйця сирі і варені. Папір. Склянка з водою. Колба з термостійкого скла. Тарілки вакуумні. Насос Камовського. Кулька з кільцем. Термос. На дошці написано: Фізика в склянці чаю.
Девіз уроку: "Задля життя, а не задля школи ми вчимося"(Сенека)
Діючі особи і виконавці: Учні 8 – го класу.
Хід уроку.
Вчитель: Добрий день! Сьогодні ми зібрались на не звичайний урок фізики. На попередніх уроках ми з вами вивчаючи теплові явища, навчились розв’язувати задачі та виконувати досліди, ознайомились з деякими явищами природи , а сьогодні ми спробуємо застосувати одержанні знання для пояснення ніби - то найпростіших фізичних явищ, які відбуваються з нами майже кожного дня, які відбуваються під час приготування найпростіших страв і навіть чаю. Тому тема нашого сьогоднішнього уроку : Фізика в склянці чаю. Отже починаємо.
Павло: Хлопці! А чи не випити нам чаю?
Катя: Оце добре! Хлопці! А чи не випити нам чаю? А дівчатам і не пропонуєш?
Павло: Вибачте дівчатка! Давайте всі разом вип’ємо чаю!
Коля: А у нас , власно, все готова. Можна починати. От тільки гляну, чи закипає вода в чайнику.
Ксенія: І я хочу подивитися!
Іра: І я хочу подивитися! Мені теж цікаво.
Павло: Оце так хазяйки! Та чи ви не знаєте, що не слід заглядати в чайник? Бо заміж ніхто не візьме.
Лена: Чого це?
Павло: Ось слухайте. Було у одного батька дві дочки. Одна дуже хотіла вийти заміж, а друга не поспішала. Ось прийшли свати сватати дочок. А Як вибрати яку з них. І придумав один сват перевірити які вони хазяйки. Сказав, що засватають ту, у якої казан з водою швидше закипить. От налили вони в два казани по відру води, поставили на плитку, накрили кришками і почали чекати. Щоб полум’я було більше підкидали хмизу, жар кочергою підкладали. І що ж ви думаєте? Раніше казан з водою закіпів у тієї сестри, яка заміж не поспішала. Вона не поспішала заміж, тому і не заглядала в казан, а друга увесь час кришку смикала туди – сюди, туди – сюди. Боялася проґавити ту мить, коли вода закипить. А вода у неї в казані закипіла пізніше.
Вчитель: От вам перше запитання: « Як, з точки зору фізики, пояснити те, що ми накриваємо чайник або каструлю кришкою. І чому у нетерплячої дівчини вода закипіла пізніше?»
Артем: Здається мені, я знаю відповідь на це питання. Накриваючи чайник кришкою, ми зменшуємо теплообмін між водою, парою і атмосферою. Потоки пари не виносять енергію, яку одержали від нагрівника за межі чайника. Цьому запобігає кришка.
Іра: Нетерплячій сестрі не треба було заглядати під кришку, бо перед кипінням можна почути такий звук, як ніби то чайник співає. А чому ми його чуємо я не знаю.
Ксенія: Ще одне явище передує кипінню. На дні і стінках посудини з'являються маленькі бульбашки. Де вини беруться я не знаю, але під час досліду їх гарно видно. Давайте перевіримо.
Асистент Антон демонструє закипання води на вогні спиртівки.
Вчитель: От ще два цікавих питання: «Чому чайник «співає»?» і «Чому виникають бульбашки на дні і стінках посудини?»
Артем: Почну з другого питання. Бульбашки на дні і стінках посудини з'являються тому що розчинність повітря в воді в наслідок дифузії залежить від температури. При збільшені температури частина повітря виходить з води і «прилипає» до внутрішньої частини чайника. Потім ці бульбашки збільшуються і в наслідок дії сили Архімеда піднімаються до поверхні де, попавши в біль холодну воду, стискаються з характерним звуком. Коли вода прогріється повністю, шипіння припиниться.
Коля: А я можу доповнити пояснення тим, що залежність розчинності газів в воді від температури інколи призводить за масової загибелі риби в водоймах. Це трапляється влітку, коли тривалий час стоїть спека. Кількість розчиненого в воді повітря зменшується, що може бути небезпечним для риби.
Петро: Правильно! На уроках географії ми узнали, що найбільш багаті рибою Арктичні води і води Антарктики. Тепер мені зрозуміло чому.
Вчитель: Доречи. Цей звук змінився на «булькання». Як ви думаєте, чому?
Павло: Я думаю це трапилося тому, що повітряні бульбашки під час піднімання до поверхні збільшуються в об’ємі, а потім лопаються.
Катя: А чому вони збільшуються?
Павло: Випаровування під час кипіння іде не тільки з поверхні, а й в бульбашки. Тому вони і збільшуються, тому і піднімаються швидше. Тому і випаровування відбувається швидше. Ось дивіться. Ой гаряче…
Ксенія: Паша. І чого ти туди поліз? Ти ж знаєш, що температура водяної пари більша за температуру води.
Павло: А давайте перевіримо це на досліді. Зануримо термометр в воду і в пару. Як бачите – температура однакова.
Асистент Антон демонструє сталість температури води і пари при закипання води на вогні спиртівки.
Ксенія: Але обпектися парою можна сильніше ніж водою. Чому?
Павло: Це наслідок того, що внутрішня енергія пари більша за внутрішню енергію води при температурі кипіння. Нагрівник віддає енергію і молекули пари інтенсивніше рухаються і взаємодіють між собою. Доречи в пару переходять молекули, які мають найбільшу швидкість, а слід і енергію достатню для відриву від поверхні води.
Ксенія: Але для чого тоді роблять отвори в кришці чайника?
Коля: Якщо не було б цих маленьких отворів, то тиск пари увесь час збільшувався і кришку постійно піднімало, вона дзеленчала, що далеко не всім подобається.
Вчитель: Тут прозвучало слово «тиск». А чи не скажете ви, як тиск впливає на процес кипіння?
Петро: Я знаю, що із зменшенням тиску атмосфери температура кипіння суттєво зменшується. Це можна пояснити на досліді.
Асистент Сейтлі разом з Петром демонструють дослід: «Закипання води при низькому атмосферному тиску.
Петро: Виявляться, що високо в горах важко зварити м'ясо, і навіть яйце. Вони можуть кипіти досить довго, але через низьку температуру кипіння, не зваряться. Це тому, що на кожні 12 м висоти атмосферний тиск падає на 1 мм.рт.ст. – згадайте фізику .
Лена: Так, а як же чабани на полонинах варять собі обід?
Павло: варять м'ясо в казанах з гарно припасованими кришками, а щоб тиск під кришкою не падав, на кришку зверху накладають каміння.
Петро: Енергія! Енергія! А хтось може мені сказати скільки в склянці чаю тієї енергії?
Артем: Це легко підрахувати. Нехай в склянці чаю 250 г води (це 0,25 кг) при температурі 100 0С (нехтуємо впливом тиску на температуру кипіння), остиває вина нехай до 20 0С , різниця – 80 0С , питома теплоємність води – 4200 Дж/(кг град). Перемножимо і одержимо 84000 Дж. Цього достатньо для того, щоб вантаж масою 1000 кг підняти на висоту 8.4 м (це четвертий поверх), або молотобійцю вдарити по ковадлу молотом масою 8,4 кг 1000 раз піднявши молот на 1 м від ковадла і 2100 молотом масою 4 кг. Цієї енергії вистачить для того щоб 25 - ватна лампочка горіла протягом 1 години. Ця ж сама енергія криється в 20 рушничних кулях. Які летять з швидкістю 700 м/с.
Катя: Цікаві цифри. А тим часом наш чайник закипів. Я бачу пару, яка виходить з нього.
Вчитель: Чи побачила Катя пару?
Петро: Ні Катю! Пара невидима і її бачити ти на можеш. А бачиш ти туман – маленькі крапельки води, які утворились після конденсації пари при її контакті з холодним повітрям. Доречи, те що молекули рідини при випаровуванні виносять частину енергії можна продемонструвати на простому досліді.
Асистент Карина демонструє явище охолодження поверхні руки на яку капнули одеколоном.
Петро: При потраплянні рідини, яка може швидко випаровуватися (одеколон, бензин, ефір) на руку ми відчуваємо невелике охолодження, а якщо помахати рукою то рука буде охолоджуватися швидше, бо кількість молекул, які вилетять за межі рідини при випаровуванні збільшиться, збільшиться і енергія, яку вони одбирають з рідини. Саме тому ми відчуваємо холод, коли виліземо із ставка в вітряний день. Доречи цей дослід може бути демонстрацією це одного фізичного явища – дифузії в газах. Запах одеколону відчули,напевно , всі.
Вчитель: Нікому з вас я б не радив занурювати свої руки в окріп. Це небезпечно. А чи можна без шкоди для здоров’я тримати предмети витягнуті з окропу? Наприклад відомо, що варене яйце не обпікає шкіри. Чому?
Коля: Я думаю, що це прояв того ж явища, яке тільки – но демонструвалося. Яйце витягнуте з окропу вкрите шаром води, яка швидко випаровується і швидко охолоджує поверхню яйця. А як тільки вода з поверхні випарується, так утримувати яйце голими руками буде нелегко.
Катя: Яйце у нас є. А от в чому його зварити ми не подумали.
Артем: А давайте його зваримо в паперовій каструлі.
Катя: Та хіба це можливо?
Артем: А чом би й ні? Я можу довести, що для варки не обов’язково мати металеві каструлі і казани. Варили ж південноамериканські індейці юшку в шкіряних казанах. Правда на вогнище вони їх не ставили, а використовували дуже нагріте каміння, яке вони кидали в воду, що знаходилася в такому казані. Каміння, яке охолонуло, вони виймали і кидали на його місце нагріте. Доречи, так само камінням вони нагрівали палатки для «священного потіння», обряд якого виконувався в деяких племенах перед важливими подіями і тривав чотири доби.
Асистент Сейтлі демонструє роботу паперової каструлі.
Іра: А мені цікаво, в якому чайнику краще заварювати чай, в фарфоровому чи в металевому?
Вчитель: Іра сформулювала цікаве питання. Хто зможе відповісти на нього?
Петро: Я вважаю що в фарфоровому. Металевий чайник, маючи велику теплопровідність швидко нагрівається але і дуже швидко віддає тепло. Фарфоровий чайник, нагрівається повільніше, але і охолоджується те ж не швидко. Доречи. Внутрішню поверхню заварного чайника перед заварюванням бажано ошпарити окропом. Тоді менше енергії піде на прогрівання стінок чайника і чай завариться краще.
Артем: Хочу доповнити. В Японії деякі гарячі страви прийнято подавати в дерев’яній посуді. Тоді страва довго не охолоджується. А гарячу юшку краще їсти дерев’яними ложками. Тоді не обпечеш губи.
Павло: А під час походу, я на практиці з’ясував, що гарячий чай краще пити з фарфорових чашок, а не з металевих. Скляні стакани взагалі не підходять для чаю.
Вчитель: Паша стверджує, що скляні склянки не підходять для чаювання. Чому?
Павло: Вони тріскаються, коли в них наливаєш окріп.
Вчитель: З чим же це пов’язано?
Павло: Пов’язано це з нерівномірним розширенням твердих тіл. Можна продемонструвати досліди, які підтверджують розширення рідин, газів і твердих тіл. Доречи, через теплове розширення Ейфелева вежа в Парижі влітку на 12 см вища ніж взимку. А щоб не деформувалися великі будинки і залізничні колії в них лишають проміжки – термічні шви.
Асистенти Іван, Антон і Карина демонструють розширення рідин, газів і твердих тіл за допомогою.
Окремо демонструють роботу біметалевої пластинки.
Павло: Неоднорідне розширення біметалевої пластинки призводить до її викривлення. А неоднорідне розширення склянки приводить до її розтріскування.
Вчитель: Як же запобігти цьому явищу?
Ксенія: Я беру тонкий стакан.
Лена: А я перед тим, як налити в склянку чай опускаю в нього ложку.
Іра: А я спочатку наливаю трохи гарячої води, а через якийсь час доливаю склянку.
Вчитель: Всі дівчата правильно поступають, але чому так треба робити?
Петро: Ксенія помітила, що тонкий стакан має перевагу перед товстостінним тому. Що його стінки швидко прогріваються, а отже нагрів буде рівномірним. Рівномірне розширення не призведе до розтріскування стакану.
Артем: Лена теж правильно поступає, бо відомо, що метал з якого виготовлено ложку має велику теплопровідність. І в перший момент, коли наливають окріп в склянку відводить значну частину енергії від стінок. Тому вони встигають рівномірно прогрітися.
Коля: А Іра правильно робить, тому що, наливши невелику кількість окропу в склянку, вона прогріває її стінки. При цьому не відбувається руйнівної деформації.
Вчитель: Ми заварили чай. Хто може пояснити, чому заварка має характерне забарвлення. І коли краще лити заварку в склянку.
Павло: Під час заварювання чаю відбувається дифузія, тобто молекули чаю проникають між молекулами води. Причому при високих температурах цей процес іде швидше і інтенсивніше, а чай стає смачнішим. А наливати треба в залежності від того що ми бажаємо одержати. Якщо заварка холодніша (а зазвичай так і буває), а ви полюбляєте гарячий чай, то треба спочатку налити заварку. Вона прогріє склянку або чашку. А потім влити окріп. Відомо, що чим більша температура., тим швидше тіла віддають тепло навколишньому середовищу. Отже і цукор треба сипати якомога швидше, якщо ви полюбляєте гарячий чай. Якщо ви любите чай не дуже гарячий все треба робити навпаки.
Вчитель: Павло згадав про цукор. Частіше за все ми користуємося цукром – піском. А чи не змогли б ви згадати про фізичні явища, які супроводжують розчинення цукру в чаї?
Петро: Явищ таких багато. Тут і дія сили тяжіння, і дія сили тертя, а якщо обмежитися тепловими явищами то можна згадати про дифузію і капілярні явища. Дифузія в гарячій виді відбувається досить швидко, та ми її ще й прискорюємо розмішуючи чай з цукром ложкою. А капілярні явища пов’язані з маленькими тріщинами, порами, капілярами в цукрі. Саме завдяки капілярам вода досить високо піднімається по грудочці цукру.
Катя: А я помітила, що якщо наповнити склянку до країв, то тим не менше туди ще можна буде всипати цукру. Чому ж рідина не виливається?
Артем: Це знову ж таки пов’язано з дифузією. Тіла не суцільні. Вони складаються з молекул і атомів між якими досить великі проміжки. При розчинені цукру молекули води проникають між молекулами цукру і навпаки. При цьому заповнюються саме порожнини. Це можна проілюструвати дослідом.
Асистент Іван демонструє модель дифузії за допомогою гороху і піску.
Вчитель: От і все. Чай можна пити. Але обережно. Він гарячий.
Ксенія: Щоб не обпектись, я трохи зачекаю.
Іра: А я наллю гарячий чай в блюдце.
Катя: А я подую на нього.
Лена: А я переллю чай в іншу склянку.
Вчитель: І знову фізичні явища? На чому ж ґрунтуються способи охолодження про які згадали дівчатка?
Петро: Спосіб Ксенії пов’язаний з тим, що відбувається втрата енергії як через стінки склянки так і при випаровуванні води з поверхні чаю.
Артем: А при наливанні чаю в блюдце збільшується площа випаровування, а слід і кількість молекул які виносять енергію з поверхні чаю. Більш холодна вода опускається на дно, а її місце займає гаряча вода. Доречи, саме збільшення площі випаровування використовують коли розвішують білизну після прання. Білизна не розвішена буде сохнути дуже довго.
Павло: Під час випаровування над рідиною утворюється хмарка пари, яка перешкоджає подальшому випаровуванню і процес уповільнюється. Якщо подути на чай, то ця хмара розсіюється і випаровування протікає швидше. Тут Артем згадував про сушіння білизни. Так от, при вітрі, навіть невеликому, білизна набагато швидше сохне.
Коля: Спосіб, який запропонувала Лена, крім означених трьох, пов’язаний ще й з тим, що при переливанні чаю в іншу чашку частина енергії витрачається на прогрівання ще однієї посудини.
Вчитель: Але ж можлива і інша ситуація. Інколи нам треба щоб чай якомога довше не вихолоняв. Що для цього треба зробити.
Ксенія: Я накриваю чайник спеціальним ковпаком виготовленим з багатьох шарів тканини.
Катя: А я використовую термос. В ньому краще зберігати і гарячі і холодні рідини. Він погано проводить тепло.
Вчитель: Чому термос погано проводить ?
Павло: Це відбувається тому, що термос складається з двох шарів. Причому з проміжку між шарами викачане повітря. А в вакуумі не можлива конвекція. Щоб запобігти передачі тепла випромінюванням, термос з середини вкривають дзеркальною поверхнею.
Асистенти демонструють будову термоса.
Вчитель: І знову фізика. Як ми бачимо, фізика присутня скрізь
А зараз перевіримо, чому навчились глядачі на цьому уроці.
Вчитель: Учіть фізику, цікавтесь природою, умійте пояснити її явища. . Ми розглянули тільки невелике коло питань пов’язаних з склянкою чаю. А скільки цікавих явищ щодня супроводжує нас. А зараз пропоную випити по склянці чаю.
Домашнє завдання: Запишіть у зошит якомога більше теплових явищ, які ми використовуємо, або враховуємо в побуті. Спробуйте їх пояснити.