Урок "Змочування. капілярні явища"

Тема: Змочування. Капілярні явища    (слайд 1)

Мета:   (слайд 2)

-          Навчальна: сформувати поняття змочування, капіляри та капілярні явища, навчити учнів пояснювати природні явища на основі набутих знань; показати практичну значущість вивченої теми;

-          Розвивальна:  розвивати логічне та абстрактне мислення,  вміння самостійно шукати та аналізувати фізичні ідеї та закони, формувати інтерес до вивчення фізики

-          Виховна: виховувати увагу, толерантність, наполегливість, активність, інформаційну культуру школярів, , розширювати кругозір учнів

 

Обладнання та наочність:

Капілярні  трубки, посудина з водою, папір, жирний папір, навчальна презентація, роздатковий матеріал, ноутбук, проектор, екран.

 

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

 

                                          Епіграф:

                                    Недостатньо мати глибокі знання, головне –

                                    вміти правильно їх використовувати.

                                                                                 Рене Декарт

Хід уроку

I. Організаційна частина (привітання, відвідування)

ІІ. Актуалізація опорних знань.  (слайд 3)

1. Що ми вивчали на попередньому уроці?

       (властивості рідин, поверхневий натяг рідини)

 

2.  Що називають силою поверхневого натягу?

(Силою поверхневого натягу називають силу, що діє уздовж поверхні рідини перпендикулярно до лінії, що обмежує цю поверхню, і прагне скоротити її до мінімуму)

 

3. Від чого залежить коефіцієнт поверхневого натягу? (від природи рідини, температури, наявності домішок)

 

4. Чи зміниться, і якщо зміниться, то як, значення поверхневого натягу рідини, якщо рідину нагріти?

(зменшиться)

5.    Якщо довжину контуру зменшити в 2 рази, то коефіцієнт           поверхневого натягу …         слайд 4

   (збільшиться в 2 рази)

6. Чому дорівнює маса речовини?

(m= ρ)

7. За якою формулою обчислюємо довжину кола?

( l=2πr)

8. Об’єм тіла циліндричної форми обчислюється за формулою

(V=πr²h)

9. З якою силою діє мильна плівка на дротину, якщо її довжина 3см?

 

 

 

ІІІ. Оголошення теми. (запис теми уроку)

Ми продовжуєм вивчати властивості рідин, газів, твердих тіл і тема нашого уроку  «Змочування та капілярні явища».

IV. Мотивація навчальної діяльності (слайд 5)

Ви  неодноразово бачили, що якщо покласти шматок крейди на вологу губку, він просочить­ся водою, як  розтікається чорнило на папері поганої якості,  часто стикалися  з проблемою жирних плям.

 Однак,  чому так  відбувається пояснити не можете. І  на сьогоднішньому уроці ми спробуємо   вивчити, пояснити і обґрунтувати такі явища, а  ознайомитися з їх значенням у природі, техніці, побуті  вам було на домашнє завдання.

 

 V. Вивчення нового матеріалу     (слайд 6)

 

1. Створення проблемної ситуації. (Експеримент - учні)

 

 Нанесіть  одну краплину води на чистий папір, а другу – на  жирний  папір

 

Що  ви побачили? (Вода, потрапивши на покритий жиром  папір, утворює сферичні краплі, а на чистому папері розпливається тонким шаром).

У чому  причина відмінності у формі крапель води?.

  У  деяких випадках рідина намагаєть­ся збільшити площу контакту з поверхнею твердого тіла (рис. а), а в інших — зменшити цю площу (рис. б).

Як можна пояснити це явище?

(Воно  пояснюється різницею в силах притягання між моле­кулами рідини та твердого тіла).

• Якщо сили притягання молекул рідини і твердого тіла більші за сили притягання молекул рідини, рідину називають змо­чуючою тверде тіло.
•  Якщо сили притягання молекул  рідини і твердого тіла менші за сили притягання молекул рідини — незмочуючою це тіло.

 

 

Крайовий кут. Явище змочування приводить до викривлення поверхні рідини біля поверхні твердого тіла. Воно характеризується крайовим кутом . (слайд №7)

Якщо кут θ гострий (0° < θ < 90°) , то рідина змочує тверде тіло. (рис. 1).

Якщо кут θ тупий (90° < θ < 180°), то рідина не змочує тверде тіло.

(рис. 2).

(слайд 8) 

Якщо θ =180° , то спостерігається явище повного незмочування (рис. 3).

Якщо θ = 0° , то спостерігається явище повного змочування (рис. 4).

 

Капілярні явища. (слайд 8)

 

Розглянемо тільки випадки повного змочування і незмочування, щоб пояснити явища, обумовлені поведінкою рідин у вузьких трубках – капілярах ( з латинської капіллярус – волосяний).

 

Капіляр – це вузька трубка, з діаметром  міліметр й меншим.

Експеримент (проведемо такий експеримент)

Висота підйому рідини в капілярах

Демонстрація 1. У воду занурюємо два капіляри різного діаметра. Спостерігаємо підйом рідини у капілярах.

Як піднімається вода по капілярах?

(Вода піднімається вище від її рівня в посудині.)

В якій із трубок рівень рідини вищий?

 Вода піднімається вище у капілярі, який має менший діаметр.

Відкрийте підручник с.222 мал.194

Що ми спостерігаємо якщо взяти не воду, а ртуть?

(Ми спостерігаємо опускання рідини нижче від її рівня в посудині).

Отож можна зробити висновок (слайд 9) Якщо рідина змочує стінки трубки, то вона піднімається по стінці трубки над рівнем рідини в посудині, причому тим вище, чим вужча трубка.

Якщо рідина не змочує стінок, то, навпаки, рівень рідини у вузькій трубці буде нижчим, ніж у широкій посудині.

 Ці явища називаються капілярними.

 

        Покажемо від яких фізичних величин залежить висота піднімання чи опускання рідини в капілярах.  (слайд 10)

         Якщо розглядати викривлену поверхню рідини у капілярі через лупу, то вона нагадуватиме розтягнуту гумову плівку, прикріплену до стінок трубки (рис)

           У капілярах вигнуту поверхню рідини при повному змочуванні і незмочуванні можна вважати півсферою, радіус якої дорівнює радіусу трубки.

           Уздовж межі поверхневого шару, що має форму кола, діє сила поверхневого натягу F= σl. Оскільки довжина кола  l=2πr, то          F= 2πσr

            Сила поверхневого натягу F  урівноважує силу тяжіння mg, яка діє на стовпчик рідини h. Об’єм рідини в капілярі V=πr²h, то сила тяжіння mg=ρgV=ρgπr²h. Підставивши сили у рівняння, матимемо 2πσr = ρg πr²h

Звідси висота підняття (опускання) рідини в капілярі   (слайд 11)

h ,

де σ - коефіцієнт поверхневого натягу, ρ - густина рідини, r - радіус трубки

Отже, висота підйому рідини в капілярі прямо пропорційна поверхневому натягу й обернено пропорційна густині рідини й радіусу капіляра.

 

Первинне осмислення знань

Як зміниться висота підйому рідини

• якщо взяти не воду, а спирт при однаковій температурі?

( зменшиться, бо коефіцієнт поверхневого натягу менший)

• Якщо збільшити радіус капіляра в 2 рази?

(зменшиться в 2 рази)

• Якщо густину рідини зменшити?

(висота  збільшиться)

VІІ. Закріплення вивченого матеріалу     (слайд 12)

 

1. У капілярній трубці, радіус якої 0,5 мм, рідина піднялася на                11 мм. Визначити густину цієї рідини, якщо її коефіцієнт поверхневого натягу становить 22 мН/м.

r = 5· 10^-4 м                    ρ=

h = 11· 10^-3

σ =22 ·10^-3 Н/м        ρ=

 ρ =?

2. Визначити масу води, що піднялася по капіляру радіусом  0,25мм?

 

r =2,5· 10^-4 м                   m= ρ                       m=

Н/м        V= h

 

m=?                                                            =11,4·10^-6кг=11,4мг

                                      h=

                                     V=πr²

 

                                      m=

                                     m=

На сьогоднішній урок ви готували презентації про застосування капілярних явищ та явищ змочування і незмочування в природі,  побуті, техніці. Прошу вас.

(презентація учнів)

3. Розв’язування якісних задач         (слайд 13)

№ Запитання Відповідь

 

Картка 1   

  

1. Злийте воду по солом’яній покрівлі, яка складається з окремих соломинок, між якими є безліч щілин? Що відбувається? Як це пояснити?

 (Вода  збігає соломинами, не взаємодіючи з ними, і не змочуючи їх)

 

2. Чому в стані невагомості змочувальна рідина підніметься і

заповнить весь капіляр?

(Тому що сила поверхневого натягу не зрівноважується вагою рідини в капілярі)

 

3. Чому під час сушіння дров на сонці на кінці поліна, зверненому в тінь, виступають крапельки вологи?

Тому що частина поліна, яка міститься в тіні, холодніша і капілярні сили переміщують воду в цьому напрямі

 

Картка  2  

   

1. Одягніть та зніміть мокру рукавицю.  Чому важко зняти з руки мокру рукавицю?

(Тому що досить сильно взаємодіють молекули води з молекулами поверхні руки)

 

2. Чому жирові плями на одязі неможливо змити водою?

(Тому що молекули води не взаємодіють з молекулами жиру, немає змочування.)

 

3. Чому місце паяння ретельно очищають від бруду, жиру, оксидів?

(Якщо цього не зробити, молекули припою і виробу не будуть взаємодіяти одне з одним)

 

 

 

 

 

Картка  3     

 

1. Напишіть на аркуші паперу «Вітаємо Вас у Гошівській школі» . продемонструйте напис і поясніть чому так?

(Тому що чорнило не змочує жирну поверхню)

 

2. Чому гас у гасовій лампі піднімається вгору по ґноті?

(Тому що в тканині є капіляри, а гас змочує тканину і піднімається капілярами вгору)

 

3. Чому вітер може підняти хмари піску, але дуже мало водяних

бризок з поверхні водойми, хоча вода легша за пісок?

(Тому що велика сила взаємодії молекул у поверхневому шарі води)

 

 

Картка 4    

 

1. Натисніть грунт  бруском. Що ви спостерігаєте? Чому на мокрому грунті сліди  намокають?

(Тому що, настискаючи на мокрий ґрунт, людина зменшує капіляри в діаметрі і вода відразу піднімається цими капілярами вгору)

 

2. Як пояснити миючу властивість мила?

(мильний розчин краще змочує поверхню шкіри і за рахунок сил поверхневого натягу вбирає в себе частинки бруду)

 

3. Чому висота піднімання води в грунті зменшується з підвищенням температури?

(Тому що із підвищенням температури зменшується коефіцієнт поверхневого натягу води)

 

Картка 5     

 

1. Покладіть шматок цукру у тарілку з водою. Що  спостерігаєте?

 Поясніть дане явище.

(Тому що в шматку цукру величезна кількість капілярів, якими вода з поверхні столу піднімається усередині цукру вгору)

 

2. Чому неможливо жирною ганчіркою витерти насухо руки?

(Тому що вода і жир не змочують одне одного, їх молекули не взаємодіють)

3. Чому маленькі краплі роси на листках деяких рослин чи на

пелюстках троянди мають форму кульок?

(Тому що поверхня їх покрита тонким шаром речовини, схожої на віск, а молекули води не взаємодіють з молекулами воску. Такої форми краплям надає сила поверхневого натягу)

 

Учні одержують картки із завданнями, 30 секунд обдумують відповіді на запитання. Далі об’єднуються у пари – працюють 1  хвилину і дають відповіді на запитання.

 

VIII. Перевірка очікуваних результатів. Підсумок уроку

Що нового ви дізналися на сьогоднішньому уроці?

(«Мікрофон»)    (слайд 14)

 

IХ. Оцінювання учнів. Домашнє завдання

 

§51 впр.341,342 підготувати повідомлення (реферати) про історію вивчення даних явищ

 

 

 

5. Додаткове завдання. 

        Приказка  «Як з гусака вода». Чому вода з гусака скочується? (Гусак, як і більшість водо плаваючих птахів, за допомогою дзьобу змазує своє пір’я жиром, який виділяють особливі залози тому пір’я не змочується водою) .       

 

 

Як за допомогою гарячої праски можна виводити плями жиру з

костюма?

(Жир від гарячої праски розплавляється і капілярні сили переміщують його на поверхню холоднішої тканини, підкладеної знизу під костюм)