Методична розробка позакласного заходу у формі фізичної вистави “Ми готуємо собі сніданок”для учнів 7-10 класів

Фізична вистава

“Ми готуємо собі сніданок”

Мета:  –   познайомити молодших учнів з новим для них предметом – фізикою;

• показати, що закони фізики лежать в основі будь–яких кулінарних      процесів;
• розвивати мислення, допитливість, вміння спостерігати, пояснювати побачене;
• формувати стійку зацікавленість предметом фізики.    

Обладнання: 6 яєць,  2 склянки молока, електрична плита, сковорода, олія, столові прибори (тарілки, виделки, склянки, ніж), 1 яйце іграшка, хліб, масло.

Ведучий. Зараз ми вам покажемо, з якими цікавими явищами фізики ми стикаємось,  готуючи сніданок, що складається з двох яєць, склянки молока та бутерброда.

Запрошую на сцену наших «артистів». (На сцену виходять Надя і Діма господарі дому та їхні друзі: Оля, Ніна , Коля.)

Тож розпочинаємо.

Надя: Діма ти готовий до сніданку? Мама залишила молоко та яйця. Молоко веліла закип’ятити. Ти  що будеш їсти варені яйця чи яєчню?

Діма.  Я приготую собі яєчню а ти їж варені яйця.  

Надя. На столі 6 яєць. Мама вчора говорила, що серед них два уже давно зварених і краще їх оставити для щавлевого супу на обід. Як їх знайти серед останніх.

Діма.  Це дуже просто. Є декілька способів безпомилкового розпізнання варених яєць.

Ніна. Які це способи.

Ведучий. Способів може бути багато. Але важливо не тільки дізнатися, які це способи, але і розібратися в їх фізичній суті.

Оля. Ой, я знаю один, такий широко відомий спосіб: яйце треба положити на стіл і повернути навколо вертикальної осі. Варене яйце буде обертатися довше сирого. Але чому?

Коля. Пояснити цей спосіб, мені здається можна так: варене яйце обертається як одне ціле; сире ж складається із окремих рідинних частин (жовток, білок).

При обертанні сирого яйця ці частини мають різні лінійні швидкості (чим дальше від осі обертання, тим ця швидкість більша), тому між частинами яйця виникає внутрішнє тертя, гальмуючи обертання.

Надя. Я згодна з Миколою. Зараз візьму іграшку “слухняне яйце” у молодшого братика і доведу  правильність Миколиного пояснення наступним дослідом. У мене в руках “слухняне яйце”. Воно слухняне тому, що його шкарлупа заповнена сипучою речовиною – піском. Це дозволяє йому легко змінювати положення центра тяжіння,  «досягаючи» положення стійкої рівноваги. Беру це яйце, ставлю на шийку графина – воно буде знаходитися у стані стійкої рівноваги, як би я його не поставила.

Ведучий. Але яке  відношення це має до способу відділення варених яєць від сирих.

Надя. Зараз поясню. Буду обертати це яйце навколо вертикальної осі. Ви бачите: один – два оберти – і яйце зупинилось. Причина в тому, що існує внутрішнє тертя між частинами речовини – піском.

Діма. Спробую, користуючись мною запропонованим способом, виявити серед шести яєць, які лежать на столі, два варених.

Ніна. Будь ласка.

Діма. Проводить експеримент.  (По черзі обертає кожне яйце.)

Діма. Ось вини.

Ніна. Молодець.

Микола. А я знаю ще один спосіб. Вірний! Потрібно закріпити на столі всі яйця. Потім із гвинтівки стріляти в них по черзі. В варених яйцях залишиться вузький слід від кулі, а сире розлетиться на куски у всі сторони – варені яйця будуть відразу знайдені.

Надя. Ти пропонуєш оригінальний спосіб. Жаль тільки, що пропадають сирі яйця. Ти  гуморист, старина.

Діма. (Звертається до Миколи). До речі, а чому буде спостерігатися цей дивний ефект під час стрільби? (Микола мовчить).

Оля. Я знаю. При влученні  пулі в сире яйце, спричинений тиск на його рідинний вміст буде передаватись по закону Паскаля без змін в усіх напрямках.

Діма. Назву ще один спосіб. Треба підготувати насичений розчин солі і опустити в нього яйця. Сире яйце буде плавати на більшій глибині, чим варене.

Ніна. Але чому? (Відповіді немає.)

Ведучий. (Звертається в зал.) Хто дасть пояснення?

Надя. Цю дію можна замінити зважуванням.

Діма. Можна якщо є ваги і всі яйця одного розміру, бо різницю мас не помітиш. (Звертається до Наді.) ось тобі два сирих яйця, вари їх, я собі потім приготую яєчню.

Оля. (Підходячи до плити.) Надя у вас уже закипіла вода.

Надя. Дякую дівчата. Я зараз. Тільки покладу яйця у воду.

Коля. Але це ризик. Моя мама завжди говорила, що неможна класти яйця в киплячу воду.

Діма. А що з ними стане?

Микола. Шкарлупа яєць трісне. Адже ти знаєш, що може стати з холодним товстостінним стаканом, якщо в нього налити окріп? Роль стакана і шкарлупи  яйця однакова. Адже при великій різниці температур (кімнати і окропу) речовина розширюється при нагріванні дуже швидко і тріскає.

Надя. Я про це не подумала. Готуючись снідати, я забула про фізику, про теплове розширення тіл.

Микола. Добре, що я нагадав.

Надя.  Не буду ризикувати: покладу яйце на металеву ложку і повільно занурю в окріп. Частину тепла прийме на себе ложка. Теплове розширення не буде таким великим.

Оля. Рахую до 20…; яйця зварились. (Надя виймає яйце з окропу і бере в руку.)

Ніна. Що ти робиш? Ти можеш обпекти собі руки!

Микола. Не бійся яйце, вийняте з окропу, руку не обпече. А знаєте чому? Тому, що воно покрите тонким шаром гарячої води. Вода починає інтенсивно випаровуватись і поверхня яйця охолоджується.

Оля. Але це явище, мабуть спостерігається в першу мить, доки вода з поверхні не випарується. Потім висока температура яйця, буде відчуватись. Потім яйце потрібно швидко облити холодною водою!

Надя. Знаю, що потрібно! Але чому потрібно – мені невідомо.

Микола. Зате відомо мені. Шкаралупа при швидкому охолодженні різко скорочує свої розміри, і в ній  утворюються мікро тріщини, які полегшують процес зняття шкаралупи.

Ніна. Я чула, що високо в горах важко зварити яйце. Воно може довго знаходиться в киплячій воді, проте залишиться сирим. Чи так це?

Микола. Вірно. Ось чому. Температура кипіння залежить від зовнішнього тиску. В високогірних районах атмосферний тиск нижчий ніж у поверхні землі, а з нижчим тиском температура кипіння нижча. Поблизу вершини Ельбруса вона приблизно 82⁰С. Там атмосферний тиск дорівнює 0,5атм. (0,5*10⁵н/м²).

Діма. Так, цей факт неодноразово перевірявся туристами.

Надя. Діма, ти будеш робити яєчню звичайну чи глазуню?

Діма. Глазуню. Дай, будь ласка масло.

Ніна. А чому ми жаримо на маслі, а не на воді?

Ведучий. Запитання законне та цікаве.

Оля. Напевно, потрібно вияснити, чим відрізняється процес жарення і варіння.

Микола. У мене є відповідь на це питання. Коли ми варимо, продукти нагріваються до температури кипіння води, до 100⁰С (або трішки більше, якщо вода підсолена). Вода виступає, з одного боку, як середовище, забезпечуючи сталість стоградусної температури, з другої – вона обмежує стикання продуктів зі стінками посуди. При варінні ми нагріваємо продукти для їх пом’якшення, намагаючись при цьому істотно поліпшити засвоєння страви (білки та крохмаль стають більш придатними). Цей процес змінює мікроструктуру продуктів видаляє з них летючі речовини (тому іншими стають запахи продуктів) змінюється також їх зовнішній вигляд і об’єм, продукти адсорбують воду.

Ніна. Як багато ти  всього назвав! 

Коля.  (продовжує) Коли ми смажимо, продукти знаходяться  в маслі, тобто в рідкому середовищі, t кипіння = 300 С. При такій високотемпературній обробці істотного значення набуває процес окислення продукту. Смажена їжа приймає зовсім інший смак при цьому вся вода випаровується. По цій причині смакові якості варених та смажених продуктів різні, а процес обробки продукті більш коротший.

Діма. Досить науки, Буду смажити яєчню. Ставлю сковороду на плиту (проробляє ці рухи).

Оля.   Стій! Діма, ти замість масла наливаєш воду, навіщо?

Діма. Для цікавості. Хочу, щоб ви розважились, почувши шипіння і тріск, а дівчата трішки і злякались.

Ніна. Але від чого ці звуки? Як їх пояснити?

Надя. (До Діми.) Все шуткуєш! ( До Ніни.) Я відповім на твоє питання. Вода, попавши на розпечену сковорідку, температура якої більше 100^о починає інтенсивно випаровуватись – на сковорідці утворюється безліч крапель – кульок води, кожна з яких містить деяку кількість розчиненого в них повітря. В наслідок нагрівання тиск всередині кульок зростає, вони лопаються. Розрив супроводжується виникненням ударної хвилі, яку ми сприймаємо як тріск, шипіння.

Ніна. Коли ми наливаємо масло на розпечену сковорідку, нагріту майже до 300^оС, ми зустрічаємося з цим же явищем?

Надя. Звичайно. (Повертається до Діми.) Діма смаж свою яєчню! Ми повинні швидше поснідати нас чекають!

Діма. Хвилина – і глазунья  готова - ми приступаємо до сніданку.

Ведучий. Ви забули закип’ятити молоко!

Надя. Ой вірно! Зараз я все зроблю.

Ведучий. Закип’ятити молоко не важко, всі знають як це зробити. Значно складніше розібратись в фізиці кипіння цієї рідини.

Ніна. Напевно. Але неможна забувати, що процес кипіння молока не відрізняється від процесу кипіння води.

Діма. Він супроводжується особливими прикметами: інтенсивним і різким збільшенням об’єму, в результаті чого молоко, як кажуть «біжить».

Ведучий. Дозволю  собі втрутитись в вашу розмову і додати декілька слів про саме молоко.

Молоко – це цінний харчовий продукт: містить цукор, білки, жири, мінеральні речовини, вітаміни, ферменти.

Микола. А тепер з вашого дозволу, я поясню вам особливості процесу кипіння молока. Спочатку молоко, як і вода, нагрівають в каструлі завдяки теплопередачі і конвекції – переміщенню  теплих і холодних мас рідини. Наявність жиру в молоці призводить до утворення на поверхні молока маслянистої плівки. При нагріванні розчинене в молоці повітря розширюється і підіймається вгору у вигляді бульбашок. Всередині кожної відбувається випаровування рідини. З підвищенням температури і по мірі наближення, її до температури кипіння, тиск всередині бульбашки збільшується, бульбашка лопається і повітря виходить назовні. Масляниста плівка на поверхні для пари непроникна, тому пар що вирвалась із бульбашок, змушує її підніматися, молоко немов набухає, збільшуючись в об’ємі і «біжить» переливаючись за край каструлі.

Діма. Як вчасно, Миколо, ти закінчив, свої пояснення, молоко закипіло. Надя ріж хліб! Потрібно приготовити бутерброди!

Надя. Різати важко тому, що: – тупий ніж і він спричинює малий тиск;   – мені доводиться здійснювати роботу проти сили опору тертя. Але нічого я постараюсь.

Ведучий. Сніданок приготовлено. (І зроблено це не без участі фізики).  Коли сніданок буде з’їдено, кожен із поснідавших отримає в запас певну кількість пального для своєї енергетичної установки.

Ніна. А цей запас можна підрахувати?      

Микола. Звичайно. Надя допоможи мені, пиши. У мене є такі дані: з’їдені 100 грам хліба, окисляючись в організмі, дають 877 кДж енергії; 20 грам масла – 838 кДж; 2 яйця – 754 кДж; 1 стакан молока – 544 кДж. Таким чином з’ївши  сніданок Діма і Надя отримали про запас по 3012 кДж.

Оля. Щоб потратити цей запас – таку кількість Джоулів, напевно, потрібно буде немало дров напиляти або приблизно 335 разів рівномірно піднятись по сходинках на 5 поверх. Адже людина масою 60 кг на кожні 15 м витрачає 9 кДж енергії.

А можна потратити цю енергію по іншому. Як? Кожен вирішить для себе сам.

Ведучий. На цьому наш сніданок закінчився. Дякуємо за увагу.