Методическая разработка
урока: «Физика в
стакане чая»
Цели:
Образовательная: обобщить
и систематизировать знания и умения учащихся полученные при изучении раздела
«Молекулярная физика»
Развивающая:
способствовать развитию у учащихся умения
анализироватьситуации,
устанавливать связи, причины и следствия между событиями и явлениями,
формировать умение быстро и точно находить ответы на поставленный вопрос,
формировать поисковый стиль мышления.
Воспитательная:
воспитывать
исполнительность, внимательность,
уверенность в себе.
Формировать интерес к предмету, профессии.
Методическая: методика
проведения повторительно-обобщающего урока; активизация познавательной
деятельности учащихся в ходе проведения урока
Тип урока:
повторительно-обобщающий
Комплексно-методическое
обеспечение: чайник электрический,
стакан, чайная ложка,
тесты, заварные чайники, сахарница с сахаром, новые слова к уроку.
Ход урока:
1.Учитель здоровается с
учениками, проверяет по рапортичке наличие учащихся на уроке.
2.Начинаем наш урок, я
назвала его «Стакан чая и физика», потому что сегодня мы попытаемся объяснить
все, что увидим, садясь традиционно выпить стакан чая. Итак, к столу, мы
начинаем.
К демонстрационному
столу, накрытому скатертью, выходит
мастер п/о, выносит
разнос со стаканами, блюдцами, чайными ложечками, чайником, сахарницей и все
красиво расставляет на столе. Учитель включает в сеть электрический чайник без
крышки.
Учитель: У нас все
готово. Можно приступать к чаепитию.
Мастер: Но нет еще чая.
Надо чайник накрыть
крышкой, тогда вода
скорее закипит.
Учитель:
Вы в этом уверены?
Мастер: Вполне
Учитель: Вот мой первый
вопрос: «Как, с точки зрения физики,
объяснить, для чего мы
накрываем чайник крышкой, когда кипятим в нем воду?»
Ответ: Накрывая чайник
крышкой, мы сохраняем в нем то тепло, которое сообщает воде нагреватель,
уменьшаем теплообмен.
Мастер: (поднимает
крышку и
заглядывает в чайник) Я
вижу на дне и стенках сосуда пузырьки.
Откуда они взялись?
Мастер: я слышу шум,
исходящий от чайника. Почему он появился?
Учитель: Вот еще два
интересных вопроса. Кто ответит на них?
Ответ: Пузырьки
образуются из воздуха, растворенного в воде, а так же «прилипшего» к внутренней
поверхности чайника. При нагревании воздух расширяется и пузырьки
увеличиваются и становятся видимыми.
Ответ: А я знаю почему
шумит чайник. В пузырьках кроме воздуха находятся пары воды. Пузырьки растут и
всплывают. Попав в верхние, более холодные слои воды, они охлаждаются и часть
пара в них конденсируется в жидкость, размеры пузырьков сокращаются. Это
попеременное увеличение и уменьшение объема пузырьков и создает шум.
Учитель: И как долго
вода будет шуметь?
Ответ: Когда вода вся
прогреется, поднимающиеся пузырьки уже не будут от охлаждения уменьшаться в
размерах, а начнут на поверхности воды лопаться. Шум прекратиться, начнется
«бульканье». Это бульканье и есть кипение.
Мастер: Вода в чайнике
уже булькает, она закипела. Можно его
отключить от сети? Но
тогда чай остынет
Учитель: Во-первых, это
еще не чай, а кипяток. Во-вторых, кто знает, почему он будет остывать?
Ответ: Часть тепла воды
будем путем теплопроводности передаваться
чайнику, а от него
путем теплообмена –окружающему пространству.
Если еще снять крышку, то вода будет остывать и
из-за интенсивного испарения. Напомню, что испарение состоит в том, что с
поверхности жидкости отрываются молекулы, обладающие определенным запасом
энергии. При отрыве молекул затрачивается также энергия на разрыв молекулярных
связей. Вся эта энергия изымается из жидкости и поэтому, если к жидкости не
подводить тепло, она будет остывать.
Учитель: Справедливость
последнего утверждения можно доказать простым опытом (достает бутылочку с
одеколоном и наливает из нее на руку ученику немного жидкости. Просит помахать
рукой) ученик чувствует сильное охлаждение кожи руки.
Учитель: Вот чайник
закипел, из его носика выходит пар, я его вижу.
Но пар это же газ, а
газы невидимы. Что же я вижу?
Ответ: Туман. Это
капельки воды, конденсированные на пылинках воздуха или заряженных частицах.
Учитель: Верно в данном
случае, мы видим туман, а пар-
бесцветный, не
различимый глазом газ. Вода в нашем чайнике закипела. Все это видят: из носика
идет туман. Давайте заваривать чай и пить его.
Учитель: (подходя к
чайнику): Интересно, а если бы мы налили в чайник тоже количество воды, но не
сырой, а кипяченной, закипела бы она быстрее при одинаковых условиях
нагревания?
Ответ1: Скорее закипит
кипяченная. Она ведь однажды уже кипела, ей легче вторично закипеть
Учитель: Ваш ответ
основывается на «памяти» кипевшей воды; этот термин сейчас широко
употребляется. Но я думаю, что скорее закипела бы сырая вода. Почему?
Ответ: Сырая вода
закипит скорее, чем кипяченная, это связано с тем, что она содержит
растворенный воздух, который при кипячении из нее удаляется. В кипяченной воде
пузырьков воздуха мало и они мелкие, вероятность поднятия таких пузырьков со
дна сосуда мала, подъем будет только тогда, когда давление насыщенного пара в
пузырьке станет равным давлению на поверхности жидкости. Поэтому кипяченная
вода закипает позже сырой.
Учитель: Думаю, мы
выяснили ряд интересных вопросов, связанных с кипячением и парообразованием.
Между тем, вода в чайнике давно кипит. Перейдем к чаепитию. Но для этого,
прежде всего, нужно
заварить чай. Хорошо
известно, что вкус чая зависит от того, правильно ли он заварен. А что значит правильно
заварить чай?
Ответ: Это значит заваривать так, чтобы
вкусовые вещества, входящие в состав чайного листа , возможно большем
количестве перешли в воду. Известно, что вкус чая зависит от температуры, при
которой он заварен. Чем выше температура в момент заварки, тем чай вкуснее
Учитель: У меня в связи
с этим возникает такой вопрос: в каком
чайнике –металлическом
или фарфоровом лучше это делать?
Ответ1: Я считаю, что
лучше заварить чай в металлическом чайнике.
Когда мы будем наливать
туда кипяток, чайник быстро нагреется, так как удельная теплоемкость
металла небольшая,
потому чай будет завариваться
при высокой
температуре.
Ответ2: Но ты не учел,
что металлический чайник, обладая большой теплопроводностью, будет быстро
отдавать тепло окружающей среде и вода в нем станет быстро остывать. Фарфоровый
чайник медленнее
нагревается, но зато и
остывает медленнее, поэтому он хорошо
сохраняет тепло.
По-моему, его и лучше брать.
Ответ3: Для того, чтобы
внутренние стенки заварочного чайника имели более высокую температуру в момент
заварки, рекомендуется перед засыпкой чая один или два раза ополоснуть чайник
кипятком. Тогда меньше тепла от воды «уйдет» на его прогрев
Учитель: Давайте
испытаем предложенный принцип заварки чая.
Мастер заваривает чай.
Учитель: У нас есть
кипяток, заварка, стакан. Обращаю внимание: стакан толстостенный.
Теперь надо выполнить
существенную операцию –налить чай в стакан. Вы слышали о таком важном свойстве
стекла, как термостойкость? Она определяет способность стекла
выражать заданный
интервал температур, не разрушаясь, не трескаясь.
Термостойкость зависит
от ряда физических величин:
теплопроводности, толщины стекла, коэффициента
его линейного расширения. Чем тоньше стекло и меньше коэффициент его линейного
расширения, тем больше термостойкость.
Поскольку
термостойкость толстого стекла меньше, чем тонкого, я действую так: опускаю
ложечку в пустой стакан. И он готов к разливу чая.
Объясните , зачем я это
сделала?
Ответ: Ложечка
металлическая, она обладает большой теплопроводностью и будет забирать часть
тепла,
когда мы нальем
кипяток;
стекло толстостенного
стакана от этого будет нагреваться медленно, и стакан не лопнет
Учитель: Этой меры
предосторожности достаточно для того, чтобы стакан не треснул, но все же
желательно наливать чай медленно. Наружная поверхность стенки стакана успеет
при этом прогреться и
ее деформации не произойдет.
И еще один совет:
поскольку температура заварки всегда меньше температуры кипятка, рекомендуется
в первую очередь наливать в стакан заварку, а уж затем кипяток.
Мастер разливает чай,
берет ложечку,
накладывают
в чай сахар и начинает его помешивать.
Учитель: Я вижу вы довольно
активно занялись одной и той же
операцией. Это
необходимо или делается машинально?
Ответ: Сахар ложится в
чай, чтобы он имел сладкий вкус.
Сахар растворяется, в
жидкости. Молекулы сахара при этом
вследствие хаотического
движения и диффузии распределяются по всему объему чая. При помешивании кроме
диффузии происходит
перемешивание слоев жидкости, что убыстряет процесс
Учитель: все! Пьем чай!
Осторожно: он горячий!
Мастер: Я дую на него или
наливаю чай в блюдце
Учитель: Зачем это
делают?
Ответ: мы дуем на чай,
чтобы повысить скорость испарения,
удаляя с поверхности
жидкости молекулы пара. Когда чай наливаем в блюдце, увеличиваем площадь испарения,
процесс испарения идет в большем масштабе и быстрее. При испарении из жидкости
забирается энергия в виде тепла, она остывает , и чем интенсивнее идет
испарение, тем быстрее остывает жидкость
Учитель: Вам было
интересно на уроке? Ведь казалось бы –
мы хотелипросто попить
чая, а на деле повторили целый раздел «Молекулярная физика» .
У
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.