Урок з фізики на тему: "Унікальна й звичайна рідина"

ТЕМА УРОКУ: УНІКАЛЬНА І ЗВИЧАЙНА РІДИНА

МЕТА УРОКУ:

• навчальна:  узагальнити і систематизувати знання учнів про агрегатні стани речовини, про фізичні властивості речовин у цих станах, на прикладі води розглянути особливості кожного агрегатного стану, розширити світогляд учнів під час аналізу практичного використання людиною води в різних агрегатних станах, аномалій цієї речовини. Дослідити фізичні властивості води в різних агрегатних станах;
• розвивальна: розвивати вміння учнів застосовувати набуті знання на практиці, робити висновки зі спостережуваних дослідів; формувати вміння аргументувати свою точку зору; розвивати загальні інтелектуальні здібності (порівняння, аналіз, узагальнення, самостійність і критичність мислення); формувати інтерес до здобуття знань, сприяти екологічній освіченості учнів;
• виховна: створити емоційні умови для позитивної мотивації особистості, формувати в учнів почуття колективізму, вміння співпрацювати в групі; виховувати дбайливе ставлення до навколишнього середовища; виховувати учня-дослідника, спрямовувати навчання на вироблення вміння долати труднощі, досягати мети, почуття відповідальності за результати спільної праці.

МЕТОДИЧНА МЕТА: позачергова атестація

ТИП УРОКУ: урок застосування знань, умінь і навичок у незвичайних ситуаціях

ВИД УРОКУ: урок незнайомого у знайомому

КОМПЛЕКСНО-МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ:

• підручник  Сиротюк В.Д. Фізика: підручн. Для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл.: (рівень стандарту). – К.: Освіта, 2018;
• робочий листок; роздатковий матеріал;
• мультимедійний проектор;
• презентація;
• вислови про воду;
• кейс-листки;
• краплинки з завданнями;
• відеофрагменти, flash-анімації;
• плакат «Сонечко», промені сонця, хмаринки;
• посудини з водою, акварельні фарби, мильний і цукровий розчин, монети, тканини, скріпки, серветки, фломастери, терези.
•  

ФОРМИ, МЕТОДИ ТА ПРИЙОМИ РОБОТИ НА УРОЦІ: індивідуальна робота, евристична бесіда, фронтальний експеримент.

МЕТОДИ: словесний, експериментальний, наочно-ілюстративний, елементи кейс-метода

ТЕХНОЛОГІЇ: елементи технології розвивального навчання, інформаційно-комунікаційні технології, критичного мислення

 

ЕПІГРАФ УРОКУ:

«Вода! Ти не маєш ні смаку ні кольору ні запаху, тебе не опишеш, тобою насолоджуються, не знаючи тебе. Ти не просто необхідна для життя: ти і є життя. З тобою в нас розливається таке блаженство, яке не пояснити почуттями. Ти повертаєш нам сили, на які ми вже й не сподівалися. Ти — найбільше в світі багатство…» (Антуан де Сент-Екзюпері)

ПЛАН УРОКУ

 

№ з/п	Етап уроку	Час	Форми і методи діяльності викладача	Діяльність учнів
1.	Організаційний момент	1 хв	Привітання, перевірка готовності учнів до уроку.
2.	Розминка	1 хв.	Вправа   «Явища природи»	Учні зображають символ природи, що відповідає їхньому настрою
3.	Актуалізація знань, умінь і навичок, необхідних для творчого застосування знань	3 хв.	Тест  «Класифікація»	Вибирають із перерахованих властивостей ті, що відповідають певному середовищу
4.	Мотивація навчальної діяльності	5хв.	Гра «Пента»	Відгадують слово, яке пов’язане із темою уроку
		2 хв.	Повідомлення теми, мети уроку	Записують тему уроку в робочий листок.
5.	Узагальнення й систематизація знань і способів діяльності	15 хв.	Робота в групах «Властивості води в різних агрегатних станах»	Проводять експерименти, працюють з довідниками, роблять висновки, ведуть записи у робочих листках.
6.	Застосування узагальнених знань, умінь і навичок в нових умовах	25 хв.	Кейс-вправи «Властивості води в рідкому стані»	Дають відповіді на запитання кейс-листків. Проводять експерименти, працюють з довідниками, роблять висновки, ведуть записи у робочих листках.
		10 хв.	Випереджувальне завдання «Вода на службі людини»	Учні розповідають повідомлення про застосування води в різних агрегатних станах
		10 хв	Дайджест «Вода у мистецтві»	Перегляд відоефрагменту «Вода у мистецтві», учні декламують вірші
7.	Контроль знань, умінь і навичок	5 хв.	Метод «Знайди краплинку»	Учні усно розв’язують якісні задачі
8.	Підбиття підсумків уроку. Рефлексія	2 хв.	Вправа «Сонечко вражень»	Учні висловлюють своє враження про урок та оцінюють свою роботу
9.	Повідомлення домашнього завдання	1 хв.	Завдання творчого характеру	Скласти сенкан.

 

ХІД УРОКУ

1. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ  

Зміст:

• привітання,
• перевірка готовності учнів до уроку.

 

2. РОЗМИНКА

 

ВИКЛАДАЧ. Вітаю всіх на нашому уроці. Кожен урок –  це нові знання та несподіванки, радість перемоги над невідомим. 

ВПРАВА   «Явища природи»

Розгляньте символи природи. Оберіть, яке явище відповідає вашому настрою і самопочуттю на початку уроку. Символом  (ясно, похмуро,  хмарно) позначте явище на полі зошита.

 

 

3. АКТУАЛІЗАЦІЯ  ЗНАНЬ, УМІНЬ І НАВИЧОК, НЕОБХІДНИХ ДЛЯ ТВОРЧОГО ЗАСТОСУВАННЯ ЗНАНЬ

 

ВИКЛАДАЧ.  Ми завершили вивчення теми: «Властивості газів, рідин і твердих тіл». Перед початком уроку жеребкуванням ви розділились на  три групи: «Газоподібний стан», «Рідкий стан», «Твердий стан». Давайте пригадаємо як розташовані та рухаються молекули в різних агрегатних станах, властивості цих станів речовини.

 

 ТЕСТ «КЛАСИФІКАЦІЯ»

Завдання: потрібно вибрати твердження, що відповідають даному стану речовини.

1. Молекули розташовані на дуже великих відстанях одна від одної.
2. Молекули займають певне положення у просторі, зберігають строгий порядок у розташуванні.
3. Молекули зберігають ближній порядок у розташуванні.
4. Молекули здійснюють коливання навколо змінних положень рівноваги, тобто здійснюють перескоки з одного осілого місця на інше.
5. Молекули рухаються хаотично з дуже великими швидкостями.
6. Молекули коливаються навколо певних положень рівноваги.
7. Речовина зберігає форму та об’єм.
8. Речовина зберігає об’єм, але не зберігає форму.
9. Речовина не зберігає ні форму, ні об’єм.

 

ВИКЛАДАЧ. Перевіримо відповіді.

 

 

 

 

4. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

 

ВИКЛАДАЧ. Для визначення теми уроку проведемо гру «Пента». Правила: по черзі будуть з’являтися запитання, їх всього 5. Відповідь на всі запитання однакова. Гра триває доти, докине прозвучить правильна відповідь або до останнього запитання .

 

ГРА «ПЕНТА»:

1.                Я – вічний двигун, який не ламається, не іржавіє, не горить, не гниє та ніким не може бути знищений. Хто я?
2.                Елементи, які утворюють мене, одні з найпоширеніших елементів нашої Галактики. Я – найпоширеніша і, напевно, найдивовижніша серед усіх речовин на Землі. Хто я?
3.                Стародавні хіміки мене називали найважливішою речовиною. «Вона – початок всього», - говорив про мене Гіппократ. У давнину мене вважали матір’ю життя і смерті. Мені поклонялися. Хто я?
4.                Про мене складені казки та пісні, мене вважають святою й живою. Мене вивчають теоретики та експериментатори, хіміки, фізики, біологи та представники багатьох інших галузей знань. Кожен з вас зустрічається зі мною щоденно. Хто я?
5.                Цар Дхатусена, що правив на острові Шрі-Ланка в V ст., у відповідь на вимогу заколотників показати схованки із царськими скарбами, привів своїх нерозумних ворогів до створеного ним штучного озера Калевала, яке мало 80 км у діаметрі. Озеро рятувало жителів острова під час посухи. Цар сказав: «Це і є все моє багатство».     

Хто я?

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Так, дійсно, це вода!   Що ж таке вода? Здається, простішого запитання не можна приду­мати, бо вода — це звичайна рідина, яка давно всім відома.

 «Все є вода», — стверджував давньогрецький філософ і математик Фалес, підкреслюючи значення цієї, здавалося б, непоказної рідини для всього живого.

Вона загадкова і водночас небезпечна, вона здатна зачарувати, брати у свій полон.

Здавалося б, що ще можна розповісти про звичайну воду, з якою ми знайомі з моменту народження й до якої так звикли, що, здається, все про неї знаємо! Скільки про неї написано статей, книг, яких тільки схвальних епітетів вона не удостоєна!  Але не по­спішайте робити висновки, оскільки звичайна вода є надзвичайно ціка­вою, невідомою речовиною. Вона заслуговує бути названою 8-м чудом світу. І сьогодні ми переконаємось у цьому.

Отже, тема нашого уроку: «Унікальна і звичайна рідина».

Сьогодні ми узагальнимо і систематизуємо наші знання про агрегатні стани речовини, про фізичні властивості речовин у цих станах, будемо досліджувати властивості води в усіх агрегатних станах.

Епіграфом нашого уроку є слова видатного французького письменника Антуана Сент-Екзюпері, які вважають гімном води: «Вода! Ти не маєш ні смаку ні кольору ні запаху, тебе не опишеш, тобою насолоджуються, не знаючи тебе. Ти не просто необхідна для життя: ти і є життя. З тобою в нас розливається таке блаженство, яке не пояснити почуттями. Ти повертаєш нам сили, на які ми вже й не сподівалися. Ти — найбільше в світі багатство…»

Протягом уроку ми підтвердимо ці слова, проводячи дослідження властивостей води. Звертаю вашу увагу, під час досліджень потрібно заповнювати таблицю в робочих листках. Ми будемо продовжувати працювати в групах.

 

5. УЗАГАЛЬНЕННЯ Й СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ І СПОСОБІВ ДІЯЛЬНОСТІ

 

ЕВРИСТИЧНА БЕСІДА

 

ВИКЛАДАЧ. В яких агрегатних станах може перебувати вода у природі? У нас вдома? Наведіть приклади.

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Виявляється, своїм існуванням відразу в 3-х станах у природі вода зобов'язана тому, що Земля обертається навколо Сонця на відстані в середньому 150 млн км. Якщо ця відстань була б меншою за 134 млн км, то вся вода випарувалася б, а більшою за 166 млн км - перетворилася б в лід.

Як називається вода в газоподібному?  рідкому?  твердому стані? 

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Як ви думаєте чи багато водяної пари у кабінеті?

Дійсно, невидимої оком водяної пари у повітрі сила-силенна. Вона начебто розчинена у повітрі, як сіль у воді. Навіть у повітрі найбільш посушливих пустель завжди  є певна кількість водяної пари. Як можна визначити кількість водяної пари у приміщенні? 

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Перед уроком ми виміряли відносну вологість повітря і вона дорівнює 60 %. Що означає для людини це значення?

Яка ж формула в кожному агрегатному стані?

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

        

 ВИКЛАДАЧ. Чи знаєте ви хто вперше розкрив загадку складу води?

Лише у 1776 р. англійці Генрі Кавендіш і Джозеф Прістлі синтезували воду, спалюючи водень у кисні. 24 червня 1783 р.  французькі вчені А. Лавуазьє і  П. Лаплас у присутності групи своїх колег-вчених «зробили» воду з Оксигену й Гідрогену. Вони пропустили водяну пару крізь розжарене дуло рушниці й розклали її на складові. Цим було доведено, що вода – складна речовина.

Але залишилось багато запитань… А одне з них скільки потрібно Оксигену й Гідрогену для утворення води? 

Це з’ясували через 2 роки, а ще через 20 років французький дослідник Гей-Люссак отримав формулу води та розрахував її молярну масу.

Кут 104,5° між зв’язками в молекулі води пояснює багато властивостей цієї речовини.

Фізичні властивості води настільки багатогранні, що навіть просто розглянути їх протягом уроку не можливо. Життя не вистачить людині, щоб вивчити те різноманіття властивостей однієї з найпростіших сполук у природі. Отож, розпочнемо дослідження деяких з них.

 

 

РОБОТА В ГРУПАХ «ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАГАЛЬНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВОДИ У ТРЬОХ АГРЕГАТНИХ СТАНАХ»

 

ВИКЛАДАЧ. На столах знаходиться вода у певному агрегатному стані. Потрібно виконати наступні завдання, результат занести до таблиці.

Завдання 1: визначити колір, смак води у трьох агрегатних станах.

Завдання 2: визначити чи зберігає форму та об’єм вода  в трьох агрегатних станах.

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Пригадаємо, що називається дифузією?

 

Завдання 3: дослідити швидкість дифузії:

а) у водяній парі? (потрібно розмістити дзеркало на певній відстані від  чайника);

б) у рідині? (продемонструвати розчини різних акварельних фарб);

в) у льодові? (на шматочки льоду насипали порошок перманганат калію, помістили  все у морозильну камеру. Пройшло 3 тижні).

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

Завдання 4: записати числове значення фізичних характеристик: густини, температури замерзання, кипіння, плавлення; питомої теплоємності, питомої теплоти випаровування, питомої теплоти плавлення води у трьох агрегатних станах.

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ

 

ВИКЛАДАЧ. Вода — така звичайна, повсякден­на, домашня і, разом з тим, вража­юча рідина, що має аномалії — див­ні, незвичайні, особливі властивос­ті, яких ми не помічаємо і які дали змогу життю розвинутися та існува­ти у воді.

При якій температурі лід перетворюється на рідину, а при якій вода переходить у газоподібний стан? (0°С, 100°С).

 

ВИКЛАДАЧ. Цікаво, що вода, згідно з властивостями оксидів і величини відносної молекулярної маси, має  при температурі -100°С перетворюватися з твердого стану на рідкий, а при температурі -80°С з рідкого на газоподібний. В якому стані була б вода на Землі, якби стала поводитися нормально? (Лише у вигляді пари). Це і є перша аномалія води. Чим її можна пояснити?

Молекули води здатні зчіплюватись одна з одною. Атом Оксигену однієї молекули води притягує атом Гідрогену іншої молекули. Такий зв’язок між молекулами води називається водневим. За рахунок цього зв’язку молекули води утворюють цілі групи молекул. Це і ускладнює процес випаровування, підвищує температури кипіння і плавлення.

 

Порівняйте питому теплоємність води в різних агрегатних станах з теплоємністю різних речовин.

УЧЕНЬ. Вода нагрівається вп’ятеро повільніше за пісок, у 10 разів повільніше, ніж залізо. Щоб нагріти 1 л води на 10°С, потрібно в 3300 разів більше тепла, ніж для нагрівання такої ж кількості повітря. Проте вона у стільки ж разів віддає більше теплоти під час охолодження. Яке це має значення для живих організмів, що населяють воду? Температура води внаслідок нагрівання й охолодження змінюється мало, тому організмам не загрожує ні надмірне охолодження, ні сильне перегрівання).

У нічний час, а також у період переходу від літа до зими вода охолоджується повільно, а вдень або в період від зими до літа - так само повільно нагрівається, будучи, таким чином, регулятором температури на Землі.

Цікаво, що енергії, яка йде на нагрівання однієї склянки води від 0 до 100°С, достатньо, щоб підняти тіло масою 1 кг на … (8,4 км).

 

ВИКЛАДАЧ. Яку кількість теплоти потрібно затратити для перетворення 1 кг води на пару? Порівняйте це значення зі значенням для інших рідин.

 

УЧЕНЬ. Щоб випарувати воду з чайника, потрібно у 5,5 рази більше тепла, ніж для її кип’ятіння. Звичайно кожен кілограм пари, конденсуючись у воду, віддає в навколишнє середовище таку ж кількість теплоти. Яке це має значення для річок і озер? Багато з них  улітку не пересихають до дна.

 

ВИКЛАДАЧ. Яку кількість теплоти потрібно затратити для перетворення 1 кг льоду на воду? Порівняйте це значення зі значенням для інших твердих тіл.

 

УЧЕНЬ. Для перетворення 1 кг льоду при температурі 0°С і нормальному тиску на рідину потрібно поглинути 336 000 Дж теплоти, а при температурі -7°С достатньо 320 000 Дж, а при -13°С – 306 000Дж. Виходить, що з кожним градусом униз по шкалі термометра теплота плавлення льоду зменшується на 0,5°С. Чи не дивно? Чим холодніший лід, тим легше перетворити його на воду. Це і є наступний каприз води.

Замерзаючи, вода віддає багато тепла. Один літр води, що перетворюється на лід, може підігріти на 10°С 250 л повітря. Завдяки цій властивості ґрунти мають можливість увібрати достатню кількість вологи на літо.

 

ВИКЛАДАЧ. Вода має ще ряд аномалій у своїх фізичних властивостях. Розглянемо деякі з них.

 

УЧЕНЬ. Вода – єдина речовина, яка під час переходу у твердий стан розширюється на 9% порівняно з початковим об’ємом. Густина звичайного льоду – 924 кг/м³, тому він завжди легший за воду й плаває на її поверхні. Уявіть собі, що вода не мала б цієї надзвичайної властивості. Лід, ледве він з’являвся б на поверхні води, одразу ж занурювався на дно. Тоді найглибші океани промерзли б наскрізь. Життя у воді було б неможливе. Ця аномалія пояснюється тим, що структура льоду належить до найменш щільних структур, у ній є пустоти.

Завдяки розширенню води при замерзанні здійснюють так звані «холодні вибухи». Якщо треба зруйнувати скелю, то на морозі в ній свердлять отвір і заливають у нього воду. Коли вода замерзає, вона тріскає та руйнує скелю. Цим пояснюється і поступове руйнування гірських порід.

Оскільки об’єм льоду на 9% більший за об’єм води, тому тільки частина льодової маси (ці 9%) знаходиться над водою. З цієї причини айсберги, знаходячись на поверхні, є дуже серйозною небезпекою для судоплавства.

 

УЧЕНЬ.  Усі речовини під час нагрівання розширяються, а при охолодженні стискаються. Але виявляється вода стискається, лише до +4°С. потім вона знову починає розширюватись, хоча температура й знижується. Найважча вода при температурі +4°С.

Взимку охолодження починається зверху. При цьому вода опускається на дно водойми доти, доки температура всієї водойми не знизиться до +4°С, і зберігається там протягом усієї зими, не замерзаючи. А холодніші шари води піднімаються поверх чотириградусної води, бо їх густини менші. Тому взимку на дні водойм вода має тільки температуру +4°С, рятуючи життя всім прісноводним.

 

 

 

6. ЗАСТОСУВАННЯ УЗАГАЛЬНЕНИХ ЗНАНЬ, УМІНЬ І НАВИЧОК В НОВИХ УМОВАХ

 

ВИКЛАДАЧ. Загальні властивості води в різних агрегатних станах ми з’ясували. Перейдемо до розгляду деяких дуже важливих властивостей води у рідкому стані. Нам надійшло декілька кейс-листів з важливими повідомленнями.      

 

КЕЙС-ЛИСТ № 1

УЧЕНЬ.  На озері або ставку ви, мабуть, не раз спостерігали невеликих комах — водомірів, які, перебираючи своїми довгими лапками, швидко бігають по воді. Вони не плавають, а саме бігають, тор­каючись води лише кінчиками лапок.

Поверхневий натяг створює на поверхні води пружну плівку. Лапки водомірів, покриті воскоподібним нальотом,  не змочуються, тому не проникають у глибину. Поверхнева плівка води лише злегка прогинається під невеликою вагою комахи.

Останні дослідження засвідчили, що передні лапки водоміра є «двигуном», що забезпечує зміну швидкості, а інші 4 лапки — лише опорою.

Так само пересувається павук-рибалка. Деякі тва­рини, що мешкають у воді, але не мають зябер, підвішуються знизу до поверхневої плівки води за допомогою особливих щетинок, що не змочуються й оточують їхні органи дихання. Цим прийомом дуже успішно користуються личинки комарів (зокрема малярійних).

1.                Чим пояснюється існування поверхневого натягу води?
2.                Яке значення коефіцієнта поверхневого натягу води у порівнянні з іншими рідинами?
3.                Від чого залежить коефіцієнт поверхневого натягу води?
4.                Яке значення має поверхневий натяг води у життєдіяльності людини?
5.                Чи можна принести воду в решеті?

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ НА ЗАПИТАННЯ 1, 3 КЕЙС-ЛИСТА

 

ВИКЛАДАЧ.  Для демонстрації явища поверхневого натягу води та  дослідження залежності коефіцієнта поверхневого натягу від природи рідини, температури проведемо ряд дослідів.

ДОСЛІД № 1.

Обладнання: 1 склянка (250 мл) холодної води, скріпки.

Хід досліду:

1. Наповніть до вінця склянку водою.
2. Перевірте, чи можна помістити в нього ще що-небудь (наприклад, скріпки), не проливши води. У склянку одну за одною занурте скріпки.

ВИСНОВОК: вода вигинається грибком, але не проливається. Це пояснюється дією на поверхні води сили поверхневого натягу. Маса скребки настільки мала, що не змінює об’єму води.

 

ДОСЛІД № 2. Перець і мило

Обладнання: 1 склянка (250 мл) холодної води, неглибока посудина з водою, лінійка, перечниця з молотим перцем, піпетка, мильний розчин, розчин цукру.

Хід досліду:

1.  Налийте в посудину воду, її глибина має стано­вити близько 1,25 см.

2.  Залиште форму в спокої, поки вода не припи­нить коливатися.

3.  Насипте на поверхню води перець так, щоб повністю її вкрити.

4.  За допомогою піпетки на середину капніть невелику краплину мильного розчину. Подивіться, що відбудеться.

ПОЯСНЕННЯ: у цьому випадку крихти перцю «тікатимуть» у різні боки від центру. Поверхневий натяг мильної плівки води менший, чим чистої. Тому, коли мильна крап­лина підходить до перчинки, на останню з різних боків будуть діяти різні сили, причому сила, яка діє з боку чистої води, більша. Плівка біля країв посудини, що сильніше натягнута, розсуває перчинки в різні боки.

 

5. Виконати даний дослід, замінивши краплину мильного розчину краплиною розчину цукру. Подивіться, що відбудеться.

ПОЯСНЕННЯ: у цьому випадку крихти перцю «збиратимуться» до центру. Поверхневий натяг розчину цукру більший, ніж чистої води. Тому, коли крап­лина розчину підходить до перчинки, на останню з різних боків будуть діяти різні сили, причому сила, яка діє з боку чистої води, менша. Цукор поглинає воду і виникає слабкий потік, що втягує перчинки.

 

ДОСЛІД № 3.

Обладнання: 1 склянка (250 мл) холодної води, 1 склянка (250 мл) гарячої води, піпетка, терези, склянки.

Хід досліду:

1. Накапайте у склянки однакову кількість крапель (близько 100), окремо холодної та гарячої води. 
2. Встановіть, яка різниця в масі крапель у кожному випадку та поясніть причину.

ПОЯСНЕННЯ: маса крапель холодної води більша, тому що при підвищенні температури збільшується середня відстань між молекулами, а отже, сили молекулярного притягання зменшуються, поверхневий натяг води зменшується.

 

ВИКЛАДАЧ. У природі та нашому житті сили поверхневого натягу відіграють значну роль, але до їх дії ми настільки звикли, що не помічаємо їх. Окрім пускання найвишуканішого явища природи -  мильних бульбашок. Де у житті людини ще знайшов застосування поверхневий натяг? Чи можна принести воду у решеті?

 

УЧЕНЬ. Без існування сил поверхневого натягу ми не змогли б писати чорнилами, неможливо було б намилити руки – не утворювалась би піна. Слабкий дощик промочив би одяг наскрізь, а веселку взагалі не можна було б побачити. Порушився б водний режим ґрунту, що виявилося би згубним для рослин.

А тепер щодо решета. Поверхневий натяг плівки не дозволяє виливатися воді, яка обережно налита у достатньо часте решето. Так що «носити воду в решеті» в принципі можна. Тканина - також решето, утворене переплетенням ниток. Поверхневий натяг перешкоджає просочуванню води крізь тканину, і тому вона не промокає наскрізь миттєво.

 

УЧЕНЬ. Вода з усіх рідин, крім ртуті, має найбільший поверхневий натяг. Крапля води ніби упакована у свою поверхневу плівку, яка дуже міцна. Щоб розірвати її потрібна значна сила. Вчені розрахували: для того щоб розірвати стовпчик води завтовшки 3 см, потрібна гиря масою 100 тонн? Але це тільки у випадку дуже чистої води! Завдяки цим силам можливі капілярні явища.

 

ВИКЛАДАЧ. Переходимо до оголошення наступного кейс-листа

 

КЕЙС-ЛИСТ № 2

УЧЕНЬ.  Модрина — це одне з найдовговічніших і найміцніших хвойних дерев.

Під час контакту з водою модрина не гниє, як будь-яка інша дереви­на, вона кам'яніє — значна кількість смоли й камеді, яка міститься в модрині і не змочується у воді, починає перетворюватися на камінь, як смола перетворюється на бурштин.

Відомо чимало будівель із модрини, вік яких становить понад 1000 років. Під час будівництва Венеції приблизно 400 тис. модринових паль було забито для зміцнення основ різних споруд. У 1827 році (через 1000—1400 років) частина паль була обстежена. У висновках про їх міцність сказано, що палі з модринового лісу, на яких побудована під­водна частина міста, неначе закам'яніли, після їх ревізії, кожні 50 років, виявилось, що палі ставали дедалі міцнішими. До іншої породи дерева морська вода нещадна.

За своєю міцністю, за шкалою Брінелля, модрина порівнюється з дубом.

Модрина—109 одиниць.

Дуб — 110 одиниць.

Але вже через 20 років цей показник змінюється.

Модрина — 140 одиниць, а далі ще міцніша.

Дуб, на жаль, починає втрачати свою міцність — 106 одиниць, і далі цей показник знижується.

1. У чому полягають явища змочування, незмочування?
2. У чому причина їх виникнення?
3. Продемонструйте ці явища на поверхні різних твердих тіл.
4. Поясніть суть «ефекту лотоса», де він застосовується?

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ НА ЗАПИТАННЯ 1, 2 КЕЙС-ЛИСТА

 

ВИКЛАДАЧ. Давайте продемонструємо чи змочує вода різні поверхні та якій вигляд мають краплини води на цих поверхнях.

 

ДОСЛІДИ (по групам)  

1. Накапати за допомогою піпетки декілька краплинок води:

1. на поверхню добре вичищеного і витертого насухо скла;
2. на поверхню забрудненого скла (натерти рукою);
3. на листочок вазона;
4. на різні тканини;
5. на монети.

2.                Зробіть висновки про змочування водою цих предметів.

 ВИСНОВОК:  вода змочує поверхню добре вичищеного і витертого насухо скла, тканини, вода розтікається по цих поверхнях. Решту поверхонь вода не змочує, краплина на них має форму наближену до форми кулі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИКЛАДАЧ. З цими явищами пов’язаний «ефект лотоса». В чому він полягає і де застосовується?

 

УЧЕНЬ. Вагому роль у явищі змочування відіграє й структура поверхні. Шорсткуватий, горбистий або пористий рельєф може поліпшити змочування. Згадаємо, приміром, губки й махрові рушники, які добре вбирають воду. На цьому заснований так званий «ефект лотоса». Лотос шанується на Сході як символ чистоти: його пелюстки завжди залиша­ються сухими й білосніжними. Загадка лотоса бу­ла розгадана нещодавно. Виявилося, що справа не тільки у воскоподібному (гідрофобному) покритті його пелюсток, але й в особливій мікроструктурі їхньої поверхні. Рельєф пелюстки лотоса утворений набором пагорбів і западин мікронного розміру, покритих окремими «крупинками» гідрофобної речовини діаметром у кілька нанометрів. Потра­пивши на таку поверхню, крапля набирає форми, близької до сферичної, і легко скочується з неї, несучи із собою частки забруднень. Схожим чи­ном влаштовані крила метеликів і багатьох інших комах, для яких захист від надлишкової вологи життєво необхідний: намокнувши, вони втратили б здатність літати.

«Ефект лотоса» використовується в промисло­вості для створення супергідрофобних самоочисних покриттів і фарб.

 

ВИКЛАДАЧ. З поверхневим натягом та явищем змочування пов’язані інші явища, які ми можемо спостерігати за участі води. Розглянемо наступний кейс-лист.

 

КЕЙС-ЛИСТ № 3

УЧЕНЬ.  Не менш важливими для життя тварин, рослин, людини є капілярні явища. Як відомо, стовбури дерев, гілки рослин пронизані великою кількістю капілярних трубочок, по яких харчові речовини піднімаються до верхніх листочків.

Усе тіло дивовижної колючої ящірки молох (проживає в жарких безводних пустелях Австралії) вкрито гострими виростами та шипами. Тривалий час вважали, що колючки ящірки служать для захисту від ворогів. Але з’ясували, що вони мають інше призначення. Роговий шар молоха пронизаний нескінченими порами, які відкриваються назовні в борознах між колючками. Якщо на шкіру ящірки капнути краплю води, вона миттєво всмоктується в пори.

Система капілярних пор закінчується в невеликих подушечках у кутках рота ящірки, де й збирається вода.

Молоху необхідно порухати щелепою, і з кожної подушечки прямо до рота пройде по краплі вологи.

Пити ящірці не треба. Якщо навіть вона зустріне в пустелі джерело води, їй достатньо    зануритися. Так швидше і до шкіри води потрапляє більше, ніж ящірка могла б випити.

У шкірі створюється склад води. До того ж колючки молоха значно холодніші за шкіру, тому на них осідають дрібні краплі роси, які одразу всмоктуються в шкіру. Молох «всмоктує» воду з повітря!

Цікавою є історія походження вислову: «вбирати як губка». У давнину замість ганчірок використовували  морські губки. Вони пронизані безліччю тонких судин і після обробки в окропі їх капілярні ходи легко заповнюються рідиною. Такі губки здатні вбирати досить велика кількість води.

1. У  чому полягають капілярні явища?
2. В якому випадку рідина піднімається по капіляру?
3. Де застосовуються капілярні явища?
4. Продемонструйте наявність капілярів у різних предметах.

 

ВІДПОВІДІ УЧНІВ НА ЗАПИТАННЯ 1, 2, 3 КЕЙС-ЛИСТА

 

ВИКЛАДАЧ. Давайте продемонструємо наявність капілярів у різних предметах.

 

ДОСЛІД № 1. Паперова квітка, що розцвітає

Обладнання: посудина з  холодною водою, паперові квіти.

Хід досліду:

1. Пелюстки квітки  позагинайте до середини.
2. Покладіть закриті квіти на воду і спостерігайте як вони розпускаються.

ПОЯСНЕННЯ: при згинанні паперу створюється  злам і змінюється його товщина на місці згину. Папір не володіє достатньою пружністю, щоб повернути собі початковий стан. Але при попаданні у воду водневі зв'язки між молекулами слабшають, і він, вбираючи рідину, як би набухає. Деформована ділянка від згину стає товстішою, і папір розпрямляється. Вода поступово піднімається по капілярах, папір намокає і листки розкриваються, як у справжньої квітки.

 

ДОСЛІД № 2.  Веселка

Хід досліду:

1. Виріжте з серветки смужку. Нанесіть фломастерами різнокольорові смужки в один ряд.
2.  Серветку покладіть в склянку з водою так, щоб вона злегка торкалася води.

ПОЯСНЕННЯ: вода змочує серветку. Вода піднімається вгору по капілярах. Відбувається це за рахунок різниці тисків і сил поверхневого натягу води. При цьому, вода захоплює за собою і фарбу.

 

ДОСЛІД № 3. Кольоровий спектр                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

Хід досліду: у склянки з розчинами фарб: червоної, жовтої, синьої, червоної помістити смужки серветок так, як показано на малюнку.

ПОЯСНЕННЯ: вода змочує серветку. Вода піднімається вгору по капілярах. Відбувається це за рахунок різниці тисків і сил поверхневого натягу води.

 

 

 

 

 

 

ВИКЛАДАЧ. Провідні вчені світу протягом 15 років, починаючи  з 1970 року,  вивчали будову молекули, хімічні та фізичні процеси, що відбуваються за участю води у природі. Вони видали п’ятитомник, понад 1000 сторінок, відповіли на безліч питань, але чимала кількість запитань залишилася без відповіді. І ми розглянуло лише деякі властивості води, які пов’язані з її молекулярною будовою. Але на цьому ми не припиняємо вивчати таємниці цієї рідині, продовжимо знайомство з ними в інших розділах фізики.

Звичайно завдяки своїм властивостям вода застосовується в різних сферах людського життя. Адже її енергія нас зігріває, плавить метал, перевозить мільярди людей. За допомогою спеціальних приладів, які дають змогу отримати надтонкий струмінь води, під величезним тиском «ріжуть метал», «рубають» вугілля у шахтах. Працює вода у так званих «ковальських цехах». Таких прикладів можна наводити безліч. На попередньому уроці ви отримали завдання підготувати повідомлення «Вода на службі людини».  Перейдемо до їх розгляду.

 

ВИКЛАДАЧ. У 523 році під час переходу через Лівійську пустелю в страшних муках від спраги загинуло 50–тисячне військо шаха Камбуза, яке не зміг перемогти ніхто. Втрата організмом великої кількості води спричиняє його загибель. Без води людина може прожити 3 дні, а без їжі 30 – 50 днів. У живих організмах жодний процес не відбувається без участі води.

        Розгляньте таблицю « Вміст води в організмі людини». Найбільше води міститься у плазмі крові, у клітинах головного мозку, тому саме цей орган першим страждає від втрати води.

Критерієм старіння організму є вміст у ньому води: у дітей – 80%, у людини в зрілому віці – 65%, у похилому віці – 40%. З віком людина всихає, організм людини зашлаковується і разом зі зменшенням частки води в організмі приходять хвороби і старість.

Серед рослин лідером за вмістом води є кавун (93%); серед представників тваринного світу – медуза (99%).

 

 

ПОВІДОМЛЕННЯ УЧНІВ «ВОДА НА СЛУЖБІ ЛЮДИНИ»

 

ПОВІДОМЛЕННЯ УЧНІВ «ВОДЯНА ПАРА НА СЛУЖБІ ЛЮДИНИ»

 

ПОВІДОМЛЕННЯ УЧНІВ «ЛІД НА СЛУЖБІ ЛЮДИНИ»

 

ВИКЛАДАЧ. Ми побачили наскільки різноманітними є властивості води в різних агрегатних станах. Але ця дивна речовина ще й джерело краси нашої планеті. Нас радує лісове озеро, заспокоює дзюрчання струмка, дивують хмари, що пливуть у небі. Багато митців присвячували їй свої твори. Пригадайте твори яких поетів розкривають красу води?

 

УЧЕНЬ.                                                           ОДА ВОДІ

О, незрівняна і солодка,

О, надзвичайна і проста.

Створила ти річок потоки,

Ти – чародійниця, Вода!

Небесний храм, сніги й тумани

І життєдайнії дощі,

Бурхливі сині океани –

За все це дякую Воді.

З тобою побут наш пов'язаний,

Ти непомітна й головна.

Ти – на заводі, в чашці, в вазі,

Найперша ти речовина!

Добрішого нема напою

Звичайної води ковтка.

Життя наповнене тобою,

Вірніше, ти і є Життя!

 

ВИКЛАДАЧ. Як зачаровують картини художників із зображенням стихії води! Погляньте на неперевершені картини художника-мариніста І. Айвазовського. Вода на його полотнах зображена грізною господинею. Вражають своєю красою картини інших художників. Сучасне мистецтво, зокрема мурали (малюнки на будинках), не залишає поза своєю увагою цю речовину.

Вода здатна не лише надихати художника, фотографа, скульптора, але і сама може стати інструментом або полотном. Сучасне мистецтво є прямим підтвердженням цього.

Поглянемо на  крихкі і незвичайні водні скульптури Маркус Ругельс.

          Фотограф Джек Лонг став автором серії фотографій «Ріка». Він використовував воду річки, поблизу якої мешкає. Використовуючи декілька камер, він також створив серію 3D-знімків води «Галерея» (за півроку 10 фотографій). Йому вдалося зловити гру кольорових струменів невеликих фонтанчиків, рух води, і зафіксувати їх у статичних фотографіях. Ось ці «водні скульптури», уловити та утримати які допоміг талант фотографа.

Вода замість полотна – це основа сучасного напряму живопису Ебру. Спочатку цей різновид мистецтва був просто одним із способів обробки паперу, що отримав назву «Турецьке мармурування». Поступово він набув популярності, оформився в самостійний жанр і навіть дав поштовх до розвитку досить видовищних шоу Ебру. Погляньте на  приклади живопису у техніці Ебру.

Ось така вона звичайна, але водночас унікальна рідина!

 

VІ. КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ, УМІНЬ І НАВИЧОК

 

ВИКЛАДАЧ. Переходимо до наступного завдання «Знайди краплинку». Потрібно знайти краплинку на столах та відповісти на запитання, що на ній написані.

 

ЗАПИТАННЯ:

1. Загадка: «Їду, їду — нема сліду» (плавання по воді). Чому на воді не залишається сліду? (На молекули води на поверхні рідини діють сили поверхневого натягу. У результаті їхньої дії поверхня рідини вирівнюється.)
2. Приказка: «Як з гусака вода». Чому вода з гусака скочується? (Гусак, як і більшість водоплавних птахів, за допомогою дзьоба змащує своє пір’я жиром, який виділяють особливі залози, тому пір’я не змочується водою.)
3. Яку роль у житті рослин відіграє воскоподібний наліт на поверхні листя? Як пояснити водонепроникність солом’яної покрівлі? (Воскоподібний наліт на листках перешкоджає потраплянню вологи в мікроканали, які виконують роль дихальних шляхів рослин. Таку ж водонепроникну функцію виконує воскоподібний наліт у солом’яній покрівлі, копиці сіна.)
4. Чому в радіатор автомобіля заливають антифриз, а не воду? (Вода замерзає, перетворюючись на лід. Оскільки об’єм льоду більший за об’єм води, він може розірвати радіатор. Антифриз має низьку температуру замерзання.)
5. Чи можна з відра снігу отримати відро води? (Ні, більше місця займає 1 кг льоду. Це тому, що вода при замерзанні розширяється.)
6. Як можна врятувати рослини в теплицях від заморозків? (Поставити в теплицю діжку з водою. Під час замерзання вода віддає тепло у повітря, обігріваючи його.)
7. З якою метою перед тим, як мурувати стіни будинку, на його фундамент кладуть толь або руберойд?  (Щоб запобігти капілярному підняттю вологи із ґрунту.)

 

VІI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ. РЕФЛЕКСІЯ

 

ВИКЛАДАЧ. Вода - колиска і джерело життя. Вода - це жива субстанція. Її структура загадкова. Вона складається з супермолекул - осередків - це мінікомп’ютер. Молекули води можуть перебудовуватися і зберігати інформацію. Виявляється вода має пам'ять. Так вчені провели дослід. Розлили воду у кілька пробірок, проговорили їй різні слова. Пізніше розглянувши будову води з кожної пробірки під мікроскопом, виявили, що на воду можна впливати словами. Але тільки з хорошими словами вона зберігає життєво важливі властивості.

Отже, структура води підлаштовується під думки людини, тому намагайтеся думати про хороше. Замислимося про майбутні покоління. Що ми вкладаємо в пам'ять води, те й отримаємо.

Наш урок підходить до завершення. Своє враження про урок та оцінити свою роботу ви зможете, прикріпивши  до сонечка:

• промені, якщо урок вам сподобався  і у мене все вийшло;
• промінь і хмаринку – на уроці не все сподобалось, у мене були труднощі;
• хмаринку – урок не сподобався, не зацікавив; у мене нічого не вийшло.

 

УЧНІ ВИСЛОВЛЮЮТЬ СВОЮ ДУМКУ

 

ВИКЛАДАЧ.  Судячи з ваших оцінок, урок пройшов результативно. Мені також було приємно з вами працювати і дякую всім за роботу. На згадку про наш урок ви отримаєте зображення замороженої краплі води під мікроскопом за методикою японського дослідника Масару Емото, яке відповідає слову «Дякую». До наступних зустрічей у світі знань. 

 

VІIІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

 

Скласти сенкан «Вода».

Приклад:

Вода.

Прозора, текуча.

Живить, розчиняє, очищає.

Без води немає життя.

Життя!

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Базик В. В. Вода, склад її молекули, поширеність у природі, фізичні властивості. Вода – розчинник [Електронний ресурс] / Валентина Володимирівна Базик – Режим доступу до ресурсу: est.teacherjournal.in.ua/index.php/shkilni-predmeti/khimiya/3806-voda-sklad-ii-molekuly-poshyrenist-u-pryrodi-fizychni-vlastyvosti-voda-rozchynnyk.
2. Басок А. Й. Конструктор уроків: фізика, біологія / А. Й. Басок, О. Кулініч/ упоряд. Л. Хольвінська. – Київ: Шк.світ, 2012. – 128 с. – (Бібліотека "Шкільного світу").
3. Бондарчук Т. В. Узагальнювальні ігри в процесі вивчення фізики в старших класах / Т. В. Бондарчук. // Фізика в школах України. Позакласна робота. – 2014. – С. 21–24.
4. Бузько В. Л. Змочування. Капілярні явища. 10 клас / В. Л. Бузько. // Фізика в школах України. – 2011. – С. 8–16.
5. Вода, склад її молекули, поширеність у природі. Фізичні властивості води. Вода - розчинник [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: https://naurok.ams3.digitaloceanspaces.com/uploads/files/16476/21950.docx
6. Карпова Л. Б. Явище змочування. Капілярність. Урок у 10 класі / Л. Б. Карпова. // Фізика в школах України. – 2011. – С. 18–20.
7. Кейс-урок «Секрети води» [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: http://case.edufuture.biz/m-ua-keys-sekreti-vodi.html.
8. Павлущик О. О. позакласний захід з хімії. Вода - унікальна і звичайна речовина [Електронний ресурс] / Оксана Олександрівна Павлущик – Режим доступу до ресурсу: http://nvk12.rv.ua/document/skarbnu4ka2014/voda2.pdf.
9. Плюта-Корнілова Н. Позакласний захід "Цікаве про воду" [Електронний ресурс] / Наталя Плюта-Корнілова – Режим доступу до ресурсу: https://www.slideshare.net/ssuser12fa1d/ss-70309412.
10. Подолян Т. Позакласні заходи з фізики. Посібник для вчителів та студентів / Т. Подолян, О. Подолян. // "Фізика". – 2005. – С. 3–21.
11. Романов О. Цікава фізика. Запитання та відповіді / О. Романов. – Київ: "Вид. дім "Перше вересня"", 2016. – 192 с. – (Бібліотека "Шкільного світу").
12. Савкіна Т. С. Дивовижні властивості рідини / Т. С. Савкіна. // Фізика в школах України. – 2017. – С. 25-27.
13. http://elenaranko.ucoz.ru/load/shablony/shablony_prezentacij/shablony_dlja_sozdanija_prezentacij_ehkologija_chast_3/9-1-0-232?_J1nZoS