Розробка уроку на тему «Властивості рідин»

План-конспект уроку фізики  _________

в 10 класі

Тема. Властивості рідин

 Мета уроку:

навчальна - ознайомити учнів з особливостями рідкого стану

розвивальна – формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною  літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуваннні вправ;

виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і  розв’язуванні завдань та навчити дітей «бачити» фізику навколо себе

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

План уроку

Хід уроку

І. Організаційна частина

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності

ІІІ. Вивчення нового матеріалу 

1. Модель рідкого стану

Рідина займає проміжне положення між твердим тілом і газом. Про це свідчать властивості рідини. Наприклад, рідини так само, як і гази, не мають форми, але, подібно до твердих тіл, мають влас­ний об’єм і погано стискуються. Властивості рідини, що спостері­гаються, дозволили побудувати її модель, а потім використовувати цю модель для передбачення й пояснення нових властивостей.

Розташування частинок у рідинах має певний порядок. Але цей порядок спрацьовує лише на невеликих відстанях (2-3 моле­кулярних шари). Тому кажуть, що

♦ у розташуванні молекул, саме в рідині, існує лише близький порядок.

На відміну від твердих тіл, рідини володіють такою властивіс­тю, як плинність. Це пояснюється тим, що молекули рідини мо­жуть переміщуватися з одного місця в інше.

♦ Рідина — одне з агрегатних станів речовини.

Основною властивістю рідини, що відрізняє її від інших агре­гатних станів, є здатність необмежено змінювати форму під дією механічних напружень, яким вона піддається (навіть якщо вони є замалими), практично зберігаючи при цьому об’єм. Основною властивістю рідин є плинність.

♦ Під дією зовнішніх сил рідина не зберігає форму та відносне розташування частин, і тому приймає форму ємності, у якій знаходиться.

Однією з характерних властивостей рідини є те, що вона має певний об’єм (при незмінних зовнішніх умовах). Рідину надзви­чайно важко стиснути механічно, оскільки, на відміну від газу, між молекулами дуже мало вільного простору. Тиск, який діє на рідину, що знаходиться в посудині, передається без зміни в кож­ну точку об’єму цієї рідини (закон Паскаля, справедливий також і для газів). Ця особливість, поряд з дуже малою здатністю стиснен­ня, використовується в гідравлічних машинах.

2. Поверхнева енергія

Зазвичай стверджують, що рідина не має власної форми, але подивіться на крихітні крапельки туману: усі вони мають сферич­ну форму. А в стані невагомості сферичної є поверхня рідини до­сить великого об’єму. Поспостерігати за відривом краплі води від кінця піпетки: здається, що краплю деякий час утримує пружна плівка, яка, врешті-решт, рветься.

Спостерігаючи за жуком-водоміркою на поверхні води, бачимо, що ніби якась плівка утримує його на поверхні води. Виявляється, що цю «чарівну плівку» на поверхні води утворюють молекули самої рідини. Молекули, що потрапили на поверхню рідини, знаходяться в інших умовах порівняно з молекулами, які знаходяться всереди­ні рідини. Насправді, молекула в верхньому шарі рідини взаємодіє

з меншою кількістю «сусідів», ніж молекула вглибині рідини.

Таким чином, щоб перемістити молекулу з глибини рідини на поверхню, потрібно розірвати певне число міжмолекулярних зв’язків, тобто виконати певну роботу. Таким чином, «витягуван­ня» кожної молекули на поверхню рідини призводить до збільшен­ня потенційної енергії взаємодії молекул рідини. Іншими слова­ми — до збільшення внутрішньої енергії рідини. Отже,

♦ частина внутрішньої енергії рідини (поверхнева енергія) пря­мо пропорційна площі вільної поверхні рідини (кількості моле­кул у верхньому шарі):

Коефіцієнт пропорційності називають поверхневим натягом рі­дини. Поверхневий натяг характеризує «фортеця» міжмолекуляр­них зв’язків. Одиниця цієї величини:

Наприклад, поверхневий натяг води за 20 °С дорівнює 73 мН/м. Однак необхідно зазначити, що це значення було отри­мано, коли над поверхнею води знаходилася насичена пара. Коли температура підвищується, поверхневий натяг зменшується.

3. Сила поверхневого натягу

Яким же чином наявність плівки, про яку йшла мова рані­ше, пов’язана з існуванням поверхневої енергії? Справа в тому, що будь-яка система прагне зменшити свою потенційну енергію до мінімальної. Внаслідок міжмолекулярної взаємодії рідина на­магатиметься зменшити до мінімуму площу своєї поверхні. Але саме так і поводить себе пружна плівка.

Визначимо силу, яку може утворювати наша плівка. Перш за все, ця сила діє по краях плівки, паралельно до її поверхні й пер­пендикулярно до лінії, що обмежує цю плівку.

♦ Силу, яка діє з боку рідини на контур, що обмежує її поверхню, намагаючись зменшити площу поверхні рідини, називають си­лою поверхневого натягу.

Візьмемо П-подібну жорстку рамку 1 з поперечиною 2, яка може вільно переміщуватися по рамці (див.рис.). Помістивши цю систему в мильний розчин, отримаємо мильну плівку. Якщо розмістити площину рамки горизонтально, то сила поверхневогонатягу Р_пав буде переміщати поперечину праворуч. Перемістивши поперечину на відстань Ах, сила виконає роботу

Оскільки ця робота здійснена за рахунок зменшення поверх­невої енергії, (мильна плівка має дві по­верхні). Отже, у розглянутому випадку . Так як загальна довжина поверхні рідини , отримуємо .

Саме завдяки цій силі і з’являється поверхневий натяг рідини.

Питання до учнів при викладенні нового матеріалу

1. Назвіть характерні властивості рідин.
2. Наведіть приклади, що підтверджують існування поверхневго натягу.
3. Чому площа вільної поверхні рідини дуже рідко буває міні­мальною?
4. Від чого залежить сила поверхневого натягу?

IV.ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

Тренуємося розв'язувати задачі

1. Збільшується чи зменшується поверхневий натяг води під час розчинення в ній прального порошку?

2. Тонка сталева голка може «лежати» на поверхні води. Чи вдасться цей дослід, якщо перед зануренням голки її ре­тельно протерти одеколоном?

Контрольні запитання

1. Чому поверхневий натяг зменшується з підвищенням темпера­тури?

2. Чому в невагомості краплі рідини приймають сферичну форму?

3. Чому поверхневий натяг зменшується з підвищенням темпера­тури?

4. Чому зменшуються розміри мильної бульки, якщо припинити дути в трубку, на кінці якої вона тримається?

Що ми дізналися на уроці

У розташуванні молекул у рідині існує тільки близький поря­док.

Намагання рідини зменшити площу своєї поверхні називається поверхневим натягом.

Поверхнева енергія — надлишкова потенціальна енергія моле­кул поверхневого шару рідини.

Частина внутрішньої енергії рідини (поверхнева енергія Е_иов) прямо пропорційна площі вільної поверхні рідини (кількості молекул у поверхневому шарі):

Силу, яка діє з боку рідини на контур, що обмежує її поверхню намагаючись зменшити її площу поверхні, називають силою поверхневого натягу.

V.Домашнє завдання

Конспект.

Розв’яжіть задачі:

1. Чому в невагомості краплі рідини приймають сферичну форму?

2. Яка форма крапель води, з яких складається туман? Чому?

3.Чому волейбольна сітка сильно натягується після дощу?

4.Збільшується або зменшується поверхневий натяг води при розчиненні в ній прального порошку?

5. Тонка сталева голка може «лежати» на поверхні води. Чи вдасться цей дослід, якщо перед зануренням голки її ретельно протерти одеколоном?

6. Площі поверхонь двох крапель ртуті відрізняються на 3 мм. Яка різниця поверхневих енергій крапель, якщо поверхневий натяг ртуті дорівнює 0,5 Н/м.