Урок на тему: "Таємниці мильної бульбашки"

Тема уроку: Таємниці мильної бульбашки

Мета уроку:

навчальна: повторити, узагальнити і поглибити знання учнів, проконтролю-

вати рівень засвоєння матеріалу;

розвивальна: розвивати логічне мислення учнів, вміння аналізувати, робити висновки, вміння застосовувати знання в нестандартних ситуаціях; захоплюватись явищами природи;

виховна:  виховувати впевненість у власних здібностях і знаннях; формувати інтерес до предмета на основі зв’язку з життям, побутом, виховувати інтерес до знань і прагнення їх здобути, наполегливість до досягнення мети.

Тип уроку: урок узагальнення  і систематизації знань

Обладнання: приладдя, необхідне для проведення дослідів (мильний розчин, трубочки, дротяні рамки та інше), мультимедійний проектор.

Дидактичне забезпечення: презентації учнів.

Оформлення дошки: тему уроку записано кольоровою крейдою; подано послідовність конкурсів та накреслено таблицю для запису результатів. Написи:

Мильна бульбашка – найкрасивіше і найдосконаліше, що існує в природі.

                                                                                                             Марк Твен.

Видуйте мильну бульбашку і дивіться на неї: ви можете займатись все життя її вивченням,  не перестаючи видобувати з неї уроки фізики.

                   Вільям Томсон

Підготовка до уроку

      За три тижні до проведення уроку виділити дві команди (по 5-6 учнів), кожна з яких вибирає свого капітана. Команди одержують домашні завдання від викладача, зокрема придумати назву команди, підготувати емблему, првітання, підготувати приз-нагороду команді-суперниці. Підготувати презентації та досліди.

      Урок можна проводити і без попередньої підготовки, зменшивши кількість завдань.

                                                    Хід уроку

І. Вступне слово вчителя. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.    Ознайомлення учнів з правилами гри та конкурсами.

(демонструється відеофільм про шоу з мильними бульбашками)

ІІ. Основна частина гри.

1. Конкурс «Візитні картки команд»

    Кожна команда презентує  свою назву, емблему, привітання.   

                                                                                                                       (3 бали)                                                                                                                     

2. Конкурс «Цікавинка»

   Команди  отримали домашнє завдання підготувати цікаві факти про мильні бульбашки.

   Перша команда підготувала презентацію про історію виникнення мильних бульбашок, друга команда підготувала відеоматеріал про те, як поводять себе мильні бульбашки на морозі (додаток 1).       

                                                                                                                       (5 балів)                                                                                                                    

3. Конкурс капітанів

  Капітанам пропонується відгадати, що лежить у скриньці (додаток2).

                                                                                                                       (3 бали)                                                                                                                 

4. Конкурс «Таємниці»

    Командам пропонується 10 запитань (деякі запитання супроводжуються демонстрацією відповідних дослідів, які проводять учні або викладач). Якщо команда має відповідь, то капітан підіймає руку. Відповідає один учасник команди, якого обирає капітан.

Кожне питання оцінюється 3 балами. Якщо відповідь неповна, то зараховується менша кількість балів. Якщо відповідь неправильна, то відповідає інша команда (додаток 3).

5. Конкурс уболівальників

  Уболівальникам пропонуються запитання,  у разі правильної відповіді зароблені бали віддають тій команді, за яку вболівають.

  Кожне запитання оцінюється 3 балами.

  Уболівальники представляють своє домашнє завдання: цікаві повідомлення про мильні бульбашки і дослід з запитанням для команди суперника (додаток 4).

(на нашому уроці перша команда уболівальників підготувала матеріал про рекорди з мильними бульбашками, друга команда підготувала матеріал про кольорові мильні бульбашки).

6. Конкурс літературний (можна зачитати невеличке оповідання про мильну бульбашку (додаток 5)).

Потрібно скласти невеличкий вірш, використовуючи слова: фізика,  урок,

бульбашка, училище, дитинство. 

                                                                                                                        (3 бали)                                                                                                                             

7. Конкурс «Велика бульбашка»

Завдання полягає в тому, щоб видути великі мильні бульбашки. Запрошуємо по одному учаснику з команди.                                                                 (3 бали)

Ще один учасник з кожної команди на дошці роз’язує задачу (додаток 6).                    

                                                                                                                        (3 бали)

Деякі завдання конкурсів 5-7 можуть проводитись одночасно.

8. Конкурс призів

Кожна команда заздалегідь  підготувала приз-нагороду команді-суперниці. Відбувається презентація та вручення призів учасникам гри.               (5 балів)                                                                                                                                                                                                    

(наші команди виготовили листівки, використовуючи техніку «малювання мильними бульбашками»)

ІІІ. Підбиття підсумків

Викладач оголошує підсумкові бали. Оголошуються оцінки учням, які брали участь у грі. Визначаються питання, над якими ще треба попрацювати.

ІV. Домашнє завдання

Пригадати і записати в зошиті питання конкурсу «Таємниці». Дати письмову відповідь на них.

                                                                           Додаток1. Конкурс «Цікавинка»

Легенда про мильну бульбашку

   Дуже цікавою є весела легенда про сажотруса, який не любив митися. Король наказав усім мешканцям країни ретельно помитися. Всі жителі, крім сажотруса, виконали його волю. Неслухняний чоловік відмовився мити шию, за що його посадили в тюремну камеру і пригрозили смертною карою. Проте впертий сажотрус і далі стояв на своєму. Перед стратою йому дозволили останній раз викурити трубку. Але невідомо яким чином в неї потрапила мильна вода. Великою несподіванкою для сажотруса стало те, що з трубки замість диму вилетіла мильна бульбашка. Вона сяяла на сонці і була неймовірним дивом для людей, які почали збігатися до вікна камери. Звісно, вже ніхто не думав про страту, а сажотрус став відомим і знаменитим. Мильні бульбашки стали справжньою цінністю в королівстві і ними навіть можна було розраховуватися за куплений товар. А сажотруса так і не змусили помити шию.

Чи можна заморозити мильну бульбашку?

   Виявляється, заморозити мильну бульбашку можна. Тільки зима завітає до нас, полетять сніжинки і завітають морози, от тоді можна піти на вулицю і створювати казку з мильних бульбашок.

   Сніжинки – унікальні крихітні зірочки з кристаликів замерзлої води. Вони мають чарівну силу. Коли сніжинка торкнеться мильної бульбашки, то бульбашка перетвориться на крижану кульку, причому з таким самим візерунком як і в самої сніжинки.

       Щоб мильна бульбашка замерзла при слабкому морозі, то нею потрібно доторкнутись до снігу. Для цього достатньо однієї сніжинки. Сам процес замерзання заворожує…

       Отже, особливих умов для створення «кришталевих куль» не потрібно. Необхідно низьку  температуру -7 ºС і безвітряну погоду.

       Якщо замерзлу мильну бульбашку упустити – вона не розіб’ється на дрібні шматочки, як скляна кулька, якою прикрашають ялинку, а помнеться, як целофановий пакет і повільно розтане.

При температурі -25 ºС мильні бульбашки замерзають у повітрі.

                                                                              Додаток 2. Конкурс капітанів

Те, що знаходиться в скриньці, відоме всім, є у кожного з нас. Належить до поверхнево-активних речовин. Зменшує поверхневий натяг води. Що це?

                                                                                                                         Мило

Додаток 3. Конкурс «Таємниці»

Дослід. Бульбашки.

За допомогою соломинки чи кільця створюємо мильні бульбашки.

1. Ви помітили, що бульбашки спочатку піднімаються догори після надування, а потім, опускаються донизу. Чому?

Ми надуваємо бульбашку теплим повітрям із легенів. А воно легше за повітря, що навколо. Коли повітря всередині бульбашки охолоне, вона почне опускатися донизу.

2.  Чому мильна бульбашка має сферичну форму?

Сили поверхневого натягу  намагаються скоротити поверхню мильної бульбашки. Всередині бульбашки знаходиться певний об’єм повітря, і плівка вимушена прийняти таку форму, якій при заданому об’ємі відповідає найменша поверхня. Єдине тіло, яке задовільняє цю вимогу, - це сфера.

Дослід. Кулька в кульці.

Беремо скляну трубку і трубку з паперу (можна скрутити з звичайного учнівського зошита). Попередньо змочуємо зовнішню поверхню скляної трубки в мильному розчині. Видуваємо мильну бульбашку з паперової трубки. Вставляємо обережно в неї скляну трубку і видуваємо всередині ще одну мильну бульбашку.

3. Чому не лопається мильна бульбашка, коли ми протикаємо її скляною трубкою?

Після доторкання скляною трубкою до поверхні мильної бульбашки, вона не лопається, тому що  відразу утворюється нова поверхня плівки, до якої належить плівка на трубці. Скляна трубка змочена мильним розчином.

4. Чому за допомогою паперової трубки можна видути більші за розміром бульбашки, ніж зі скляною?

Використання більшого внутрішнього діаметру дозволяє вдувати повітря в достатньому об’ємі і з мінімальною швидкістю, зменшуючи коливання бульбашки. Товсті картонні стінки паперової трубки дозволяють «запасти» більшу кількість розчину за рахунок  всмоктування, тим самим підживляють бульбашку.

Дослід. Бульбашки на тарілці.

Перевертаємо тарілку догори дном. Видуваємо на її поверхні через трубку мильну бульбашку, біля  неї видуваємо ще одну.

5. Коли дві бульбашки розташовані поряд, вони утворюють спільну перетинку. Перетинка виглядає рівною, коли розміри бульбашок однакові, і вигинається, якщо одна з бульбашок менша. В який бік вигинається перетинка: в бік більшої чи меншої бульбашки?

Повітря всередині бульбашки знаходиться під атмосферним тиском і тиском мильної плівки (р=4σ/R, де σ – коефіцієнт поверхневого натягу мильного розчину,  R – радіус бульбашки).

Чим  менший радіус бульбашки, тим більший тиск повітря всередині неї, тому перетинка вигинається в бік великої бульбашки.

Дослід. Бульбашки на соломинці.

Для виконання досліду необхідно підібрати дві соломинки, щоб кінець однієї щільно заходив в іншу. Видуваємо на цих соломинках дві мильні бульбашки різних діаметрів. 

6. Що станеться, якщо з’єднати соломинки кінцями так, щоб утворилась трубка з мильними бульбашками на кінцях?

Чим  менший радіус бульбашки, тим більший тиск повітря всередині неї, маленька бульбашка буде зменшуватись, повітря з неї перейде в більшу бульбашку.

7. Що тонше і в скільки разів: людська волосина чи плівка мильної бульбашки?

Плівка мильної бульбашки являє собою одне з найтонших тіл, яке можна побачити неозброєним оком. Плівка мильної бульбашки в 5000 разів тонша  волосини.

При збільшенні в 200 разів людська волосина має товщину біля сантиметра, переріз мильної плівки навіть при такому збільшенні недоступний зору. Необхідно збільшення  ще в 200 разів, щоб переріз стінки мильної бульбашки можна було побачити у вигляді тонкої лінії, волосина при такому збільшенні (в 40 000 разів!) буде мати товщину біля 2 м.

8.  Чому мильні бульбашки мають райдужне забарвлення?  Чому забарвлення бульбашки весь час змінюється?

Райдужне забарвлення мильних бульбашок – це результат інтерференції світла у тонких плівках.

Поверхня мильних бульбашок внаслідок стікання рідини змінюється, тому інтерференція білого світла на тонкій мильній плівці дає хаотичне забарвлення.

9. Чи можна пускати мильні бульбашки в космосі?

 У космічному вакуумі бульбашки практично миттєво лопатимуться, оскільки тиск повітря всередині не урівноважується тиском ззовні. Проте в космічному кораблі ситуація кардинально змінюється – невагомість ніяк не позначається на бульбашках, крім того що вони не падають, а в буквальному розумінні – ширяють доти, поки не лопнуть унаслідок зменшення товщини оболонки за рахунок випаровування. Причому в невагомості бульбашки проживуть навіть трохи довше, оскільки оболонка не зменшується в товщині за рахунок стікання мильного розчину в нижню частину бульбашки.

10 . За який час мильна бульбашка лопає?

0,001 с (можна продемонструвати відеоролик про лопання бульбашки).

                                                                Додаток 4. Конкурс уболівальників.

1. В дощову погоду надувати мильні бульбашки найкраще. Мильні бульбашки живуть довше. Чому?

Процес випаровування відбувається повільніше, менше пилинок у повітрі.

2. На одному кінці соломинки видули мильну бульбашку і піднесли інший її кінець до полум’я свічки, що горить. Чому полум’я свічки буде відхилятися при цьому вбік ? (проводимо відповідну демонстрацію)

Повітря всередині бульбашки знаходиться під атмосферним тиском і тиском мильної плівки. Сила цього тиску і є причиною відхилення полум’я.

Дослід

Видуваємо мильну бульбашку і обережне опускаємо її на металеве кільце о, потім зверху до бульбашки прикладаємо змочене у мильному розчині друге кільце і, піднімаючи його вверх, розтягуємо мильну бульбашку, поки вона не стане циліндричною. При певній умові циліндр в одній половині звузиться, а в іншій – розшириться і потім розпадеться на дві бульбашки. Що це за умова?

Якщо ми піднімемо верхнє кільце на висоту більшу, ніж  довжина кола кільця, то циліндр в одній половині звузиться, а в іншій розшириться і потім розпадеться на дві бульбашки.

Дослід

Беремо пластикову пляшку з обрізаним дном. Натягуємо махрову шкарпетку, закріплюємо її гумкою. Опускаємо в мильний розчин і видуваємо мильні бульбашки. Якщо на шкарпетку капнути кілька крапель барвника, то отримаємо кольорові бульбашки.

Мильні бульбашки  з’єднані одна з одною. На перший погляд здається, що вони розміщені хаотично. Проте виконується певний закон. Який?

Якщо дві бульбашки розташовані поряд, то вони утворюють спільну перетинку. Якщо бульбашок більше, ніж три, то вони розміщуються так, що біля одного краю можуть з’єднуватися тільки три перетинки, при цьому кути між ними будуть рівні  між собою, і відповідно дорівнювати 120º.

                                                                     Додаток 5. Конкурс «Літературний»

Мильна бульбашка.

Хлопчик сидів біля відчиненого вікна й пускав мильні бульбашки. Вони були легкі, красиві. Сонечко грало на бульбашках всіма кольорами веселки: жовтим, синім, оранжевим, фіолетовим… Легкий вітерець підхоплював бульбашки, й вони летіли над квітником, над кущами бузку. Їм хотілося піднятися вище за дерева,та ледве торкалися листя – вони лопались.

 А одна велика Мильна Бульбашка, підхоплена вітром, полетіла у синє небо.

Побачила Мильну Бульбашку Ластівка, полинула до неї, летить поруч і дивується:

‒  Яке на вас гарне плаття! Яка ви красива! Ви чарівна пташка!

 ‒ Так, я чарівна пташка, - згорда відповіла Бульбашка. – Поглянь, одежа на мені веселкою грає.

Доторкнулася Ластівка до одежі – Мильна Бульбашка лопнула.

 ‒  Де ж це вона поділась, та чарівна пташка?

                                                                                   Василь Сухомлинський

                                                      Додаток 6. Конкурс «Велика бульбашка»

Підраховано, що з краплі мильного розчину 1мм³  можна видути мильну бульбашку діаметром 20 см, а 1мл розчину вистачить на бульбашку діаметром 6 м.

Яку роботу проти сил  поверхневого натягу треба виконати  при цьому?

Література

1. Асламазов Л.Г., Варламов А.А. Удивительная физика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.,1988. – 160 с. ‒  (Б-чка «Квант». Вып. 63)
2. Билимович Б.Ф. Физические викторины в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 3-е, перераб. М.: Просвещение, 1977.  ‒ 159 с.
3. Перельман Я. И. Занимательная физика. В двух книгах. Книга 1. ‒ М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1983. ‒ 224 с.
4. Романов О. Цікава фізика. Запитання та відповіді. – Київ : «Вид. дім «Перше вересня», 2016. ‒ 192 с. ‒ (Б-ка «Шкільного світу»).
5. Соколович Ю.А., Богданова Г. С. Довідник з курсу фізики середньої школи з прикладами розв’язування задач. – Харків: Веста: Видавництво «Ранок», 2002. – 464 с.
6. Старощук В. Досліди з фізики в школі та вдома: 9-11 кл. – К.: Вид. дім «Шкіл. світ»:Вид. Л. Галіцина, 2006. – 128 с. – (Б-ка «Шкіл. світу»).