Урок фізики на тему "Капіляри"

Один дослід я ставлю вище,

 ніж тисячу думок,

народжених тільки уявою.

 М. В. Ломоносов.

ТЕМА УРОКУ:  Капіляри. Капілярні явища у природі і техніці

МЕТА УРОКУ:

• навчальна: познайомити учнів з капілярними явищами, вдосконалювати навички учнів проводити експерименти, спостерігати явища і робити висновки;
• виховна: виховувати вміння логічно мислити, прислухатися до думки одногрупників, вміння працювати у колективі;
• розвиваюча: розвиток пізнавального інтересу.

МЕТОДИЧНА МЕТА:

• показати активні та інтерактивні прийоми активізації розумової діяльності учнів на уроках фізики;
• продемонструвати використання інформаційних технологій на різних етапах уроку.

ПРЕДМЕТНІ КОМПЕТЕНЦІЇ: навчальні, інформаційно – комунікативні, когнітивні, культурні.

ЦІЛІ УРОКУ:

• Створити умови для формування поняття «капіляр»;
• Поглибити знання учнів про властивості рідин, під час виконання експериментальних завдань;
• Ознайомити учнів із застосуванням вивчених явищ в повсякденному житті;
• Розвиток навичок експериментальної роботи та мислення;
• Створення проблемно-орієнтованого розвиваючого середовища як умови розкриття інтелектуального потенціалу особистості учня.

ТИП УРОКУ: комбінований, формування нового проблемного бачення.

ВИД УРОКУ: урок – «наукове дослідження».

ФОРМИ І МЕТОДИ НАВЧАННЯ: інтерактивні методи (мозковий штурм, метод «Прес», коло ідей), проблемний метод (наскрізне проблемне запитання).

УНАОЧНЕННЯ: тести та опитувальники на http://learningapps.org/, плакати  на https://prezi.com., використання інфографіки на http://urlid.ru/cfru., опорні конспекти.

ОБЛАДНАННЯ: комп'ютер, проектор, екран, смартфони, нетбуки, планшети, опорні конспекти; капілярні трубки, зразки  тканин і паперу.

ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ: QR Droid , QR Reader — додатки для роботи зі штрих – кодами на Android - смартфоні або  планшеті.

МЕТОДИ І МЕТОДИЧНІ ПРИЙОМИ:

1. Проблемно-пошуковий: постановка проблемного запитання, постановка взаємопов’язаних проблемних запитань, активізація уваги та мислення.

2. Сугестивний: Дж.К.Джером. «Троє в човні, не рахуючи собаки»,

Дж. Свіфт «Мандри Гулівера», репродукція картини Рембрандта «Купідон, що пускає мильні бульбашки».

 3. Релаксопедичний: проведення рефлексії за допомогою сервісу  http://learningapps.org/.

МІЖПРЕДМЕТНІ ЗВ ́ЯЗКИ: хімія, біологія, екологія, фізика, БЖД, зарубіжна література, художня культура.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ТЕРМІНИ: Капіляр, капілярні явища, змочування, незмочування, висота підняття рідини у капілярі.

І. Організаційний етап.

а) Цільова установка.

ІІ. Актуалізація і коригування опорних знань.

Демонстрація інтерактивних плакатів на  https://prezi.com/). (Додаток 1)

Викладач: Сьогодні  ми з вами продовжимо вивчення властивостей рідин. Але спочатку повторимо вже вивчений матеріал.

Перед вами картина відомого голландського художника Рембрандта ван Рейна, живопис і графіку якого знає весь світ. Вона називається «Купідон, який зображений Купідон - в давньоримській міфології бог кохання. Що ви бачите на цій картині? Як ви думаєте, чому я починаю наш урок з демонстрації цієї картини?

( відповіді учнів).  А тепер  скажіть мені:

1. Чому мильні бульбашки мають кулясту форму? (Учні. Тому, що на неї діють сили поверхневого натягу і вони прагнуть надати мильній бульбашці максимально компактну форму, а найкомпактніша форма в природі — це куля).
2. А що таке поверхневий натяг?(Учні. Поверхневий натяг — фізичне явище, суть якого в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі).
3. Охарактеризуйте явище змочування. (Учні. Змочування – явище, що виникає при контакті рідини з поверхнею твердого тіла, в результаті якого вільна поверхня рідини скривлюється).
4. При яких умовах рідина змочує поверхню твердого тіла? (Учні. Якщо взаємодія молекул рідини менша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадок змочування).
5. При яких умовах рідина не змочує поверхню твердого тіла? (Учні. Якщо взаємодія молекул рідини більша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадок незмочування).
6. Що називається кутом змочування? (Учні. Це кут, який утворюється між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла).
7. Чим відрізняється кут змочування для змочувальних і не змочувальних рідин? (Учні. Для випадку змочування кут змочування менший 90⁰,  а для незмочування більший 90⁰).
8.     Наведіть приклади змочування та не змочування, але для цього на сервісі http://learningapps.org виконаємо вправу «Пазли». Кожна група по черзі дає відповідь на запитання. Правильна відповідь  1 бал (Метод «Прес»).

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Викладач. На цьому уроці ви працюєте в групах. Завдання кожної групи провести свій експеримент і зробити висновок. Перед вами на столах лежать опорні конспекти. (Додаток 2).  Підпишіть, будь ласка, титульний листок. На уроці ви працюєте в ньому.

( Інструктаж з БЖД)

Дослід 1.

Викладач. У вас на столі: склянки з водою, промокальний папір і смужки тканини. На промокальному папері і смужках тканини знизу відзначте 1см і проведіть межу. Проробіть такий дослід: опустіть промокальний папір і тканину до мітки у воду, поспостерігайте.

Під час проведення експерименту учні за допомогою планшетів та смартфонів заповнюють документ, посилання на який зчитують з QR-коду, який міститься на картці-завданні.

https://goo.gl/lKN9vA

Що ви помітили? (Мозковий штурм. Учні кожної групи формулюють висновки про те, що вода підніметься на різну висоту).

Як ви думаєте, чому вода піднімається? (Учні: тому що в папері і тканині є отвори).

Як ви думаєте, чому по тканині вода піднімається вище, ніж по серветці? (учні ???).

Дослід 2.

Викладач демонструє сполучені посудини, звертає увагу на рівень вільної поверхні в посудинах.

Викладач. Чому різні рівні в трубках?

(Учні: Напевно, причина в розмірі трубок).

Дослід 3.

Зараз ви маєте опустити вузькі трубки в посудину з водою і зафіксувати висоту підйому води в залежності від радіуса трубки.

 (Учні роблять висновок про те, що чим менший радіус трубки, тим вище піднімається рідина по ній).

Викладач. А тепер повернемось до нашого першого досліду. Можливо, всередині промокального паперу і тканини теж трубки різного діаметру? (Учні продовжують гіпотезу викладача).

До речі, вузькі трубки називаються капілярами. І у цих капілярах відбуваються явища, які називаються капілярними явищами.

ІV.  Повідомлення теми, мети й завдань уроку. Вивчення нового матеріалу.

Отже, тема сьогоднішнього уроку «Капіляри. Капілярні явища у природі і техніці».

На уроці ми маємо з’ясувати:

•   Що утримує рідину в трубці або що змушує її підніматися?
•   Від яких величин залежить висота капілярного підйому (опускання) рідини?

Дія поверхневого натягу і ефектів змочування наочно проявляється у так званих капілярних явищах, тобто рухові рідин по тонких трубках. Звідси і назва «капілярні явища», від лат. Capillaris – волосяний. Капіляр – це: 1) дуже вузенька трубочка; 2) найменша кровоносна судина.

Подивіться, у мене з’єднувальні посудини і, як ми знаємо з фізики ще зі школи, рідина повинна в них розташовуватися на одному рівні. Але в самих тонких вона підіймається найвище. Ви вже в цьому переконалися. У чому  ж причина? Давайте розглянемо фізику явища. Змочувальна рідина буде підійматися по капіляру, а незмочувальна – опускатися. Вздовж границі поверхневого шару рідини, яка має форму кола, на стінки трубки діє сила поверхневого натягу, яка для змочувальної рідини направлена вниз і прагне скоротити площу поверхні, а для незмочувальної – вгору. Така ж сама сила буде діяти  на стінки посудини вгору, у випадку змочувальної рідини, і донизу, у випадку незмочувальної рідини. Яка причина виникнення цієї сили?

( Учні: причина цього – третій закон Ньютона.)

Саме ця сила і заставляє рідину підійматися у вузькій трубці у випадку  змочувальної рідини. Якщо ж рідина незмочувальна, то рідина буде опускатися. Підйом змочувальної рідини по капіляру завершиться тоді, коли сила, яка заставляє рідину підійматися вгору, врівноважиться силою тяжіння, яка діє на підняту рідину у капілярі.

Висота підняття рідини у капілярі визначається за формулою:

ρ – густина рідини; h – висота підняття рідини у капілярі; g – прискорення вільного падіння; R - радіус капіляра, σ – коефіцієнт поверхневого натягу рідини.

Точно такою ж буде формула визначення висоти опускання рідини у капілярі, як би вона не змочувала поверхню трубки.

Давайте поговоримо про те, як поширені капілярні явища в житті,  природі,  побуті. Найпоширеніший приклад – це дія звичайного рушника або паперової серветки. За рахунок чого вода зникає з рук. Саме за рахунок підйому рідини по тонких волокнах, по капілярах. Інший приклад - горіння свічки. За рахунок чого надходить пальне по гноту? Теж за рахунок руху по капілярних трубках.

 У живих організмах саме капіляри є важливою частиною системи кровообігу.

Наступний приклад - рух вологи у ґрунті. Ґрунт має пористу структуру і між окремими його частинками знаходяться невеликі проміжки. Ці проміжки і є капіляри.  По них вода піднімається до кореневої системи і забезпечує рослини вологою та необхідними солями. По капілярах у ґрунті вода підіймається вгору і інтенсивно випаровується. Щоб зменшити випаровування, можна зруйнувати капіляри. Це досягається розпушуванням ґрунту. Інколи треба навпаки підсилити приплив вологи по капілярах, тоді ґрунт коткують, збільшуючи цим самим кількість капілярних каналів.

Приклад з техніки. Будівелькам доводиться враховувати підйом вологи з ґрунту по парам будівельних матеріалів. Щоб вберегти фундамент стін від вологи, застосовують гідроізоляцію. Покривають фундамент бітумом або обкладають його водонепроникним рулонним матеріалом (толем або руберойдом).

Розглянемо будову картриджа. Усередині ємності-резервуара струминного картриджа розміщується поглинаючий матеріал для утримання і рівномірного розподілу чорнила. Найчастіше в ролі такого матеріалу виступає мікропориста губка, яка  має дуже багато капілярів, по яких подається фарба. Коли губка висихає, капіляри стискаються і картридж не працює.

V. Закріплення нового матеріалу:

1. Дж. К. Джером. «Троє в човні, не рахуючи собаки»

Одного разу ми захопили в дорогу керосинку, але це було в перший і останній раз. Цілу дорогу ми провели немов у гасової лавці.

Гас просочувався. Я не знаю, що ще має таку здатність просочуватися, як гас. Ми тримали його на носі човна, і звідти він просочився до самого керма, просочивши по шляху весь  човен і його  вміст, і розплився по річці, і в'ївся в пейзаж, і отруїв повітря. Як можна пояснити це явище?

Відповідь: Гас добре змочує поверхню багатьох тіл, тому тіла, пронизані великим числом капілярів, його активно вбирають.

2. Дж. Свіфт. «Подорож Гулівера»

Гуллівер готував човен до відплиття. Ліліпути надавали йому всіляке сприяння.

«П'ятсот чоловік під моїм керівництвом зробили два вітрила ... Мені дали жир трьохсот корів для змащення човна ..». З якою метою човен змастили жиром?

Відповідь: Вода не змочує жирну поверхню. Це дасть можливість воді не проникнути у капіляри дерева.

VІ. Підбиття підсумків уроку та повідомлення домашнього завдання

Викладач. А зараз підведемо підсумки уроку і з’ясуємо, чи залишились у вас ще незрозумілі питання щодо сьогоднішньої теми.

За допомогою планшетів та смартфонів зчитайте посилання на голосування з QR-коду та проголосуйте один раз.

Під час рефлексії учні за допомогою планшетів та смартфонів зчитують посилання на голосування з QR-коду та голосують. В кінці викладач висвітлює результати на екран.

http://goo.gl/WIDNCB       

Домашнє завдання.

Вивчити § 51, підручник Фізика 10 клас. В. Сиротюк, В. Баштовий.

Опорний конспект.

Література.

1. В. Сиротюк, В. Баштовий. Фізика 10 клас., К., - «Освіта», 1995

2. А. С. Кривошея. Поясни, узнай, зроби сам, «Радянська школа», 1969

3. Е. А. Безденежных, И. С. Брикман Физика в живой природе и медицине, «Рад. школа», 1976

4. Л. В. Тарасов Физика в природе, М., «Просвещение», 1988

5. http://www.nkj.ru

6. http://www.elkin52.narod.ru/