Практикум на тему Воздух

ПРАКТИКУМ

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТ ВОЗДУХА

На основе

Набора для проведения экспериментов.

Содержание

Практикум                                                                                                                          3

Состав набора                                                                                                                                             4

Общие указания к проведению практических работ                                                      5                           

Теоретическая часть                                                                                                             7

П/р №1 Ветроэлектрические установки в качестве резервных источников электросбережения                                                                                                             10                                                                                        

П/р №2 Магдебургские полушария                                                                                11                                                     

П/р №3 Работа конвектора                                                                                              12

П/р №4 Воздух в колбе                                                                                                    13

П/р №5 Воздух и вода                                                                                                       14                       

П/р №6 Воздушные шары                                                                                                 15

П/р №7 Реактивный двигатель                                                                                        16

П/р №8 Нагретый воздух                                                                                                   17

Список используемой литературы                                                                                                         18

Практикум Изучение свойств воздуха

Разработан в соответствии с рабочей программой дисциплины химия для школьников и студентов, составленной на основе новых государственных стандартов. Он включает в себя лабораторные работы, которые охватывают основной раздел химии (Воздух)

Практикум составлен таким образом, чтобы познакомить учащихся со свойствами воздуха. Поэтому перед каждой работой дается краткая теоретическая часть, необходимая для понимания эксперимента. Перед выполнением лабораторной работы учащиеся должны с ней ознакомиться.

При выполнении лабораторных работ ученики получают экспериментальные навыки, необходимые им для самостоятельной работы. Они осваивают различные методы исследования, правила работы с лабораторным оборудованием.

Результаты каждой лабораторной работы оформляются в виде отчета (устно, в виде рисунков, записей – на усмотрение учителя).

Состав набора:

№	Наименование	Шт.
1	Ветроэлектрическая установка	1
2	Магдебургские полушария	1
3	Стакан стеклянный	1
4	Насос воздушный	1
5	Модель конвектора	1
6	Аэродинамическая тележка	1
7	свеча	2
8	Шприц 10мл	2
9	Колба коническая с пробкой	1
10	Пакет с замком	1
11	Стакан пластмассовый	1
12	Воздушный шар	1
13	Зажим	1
14	Пластилин	2

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ (Для учителя)

При выполнении лабораторных работ по естественнонаучным дисциплинам работают с различным материалом. Изучают строение живых организмов, физические и химические явления.

В лаборатории каждый работающий должен сидеть за отдельным столом.

В лаборатории должны быть созданы условия, обеспечивающие стерильность работы.

Правила работы в лаборатории

1. В помещение лаборатории нельзя входить без специальной одежды – халата.

2. Не разрешается выходить в халате за пределы лаборатории и надевать на халат верхнюю одежду.

3. В помещении лаборатории запрещается принимать пищу и хранить продукты питания.

4. Не выносить за пределы лаборатории какие бы то ни было посуду и материалы, которые используются для проведения лабораторных работ (пробирки, краски и т. д.).

5. Не класть на стол личные вещи (сумки, папки и др.), держать их на специально отведенных местах.

6. Во время выполнения практических работ нельзя открывать форточки. Необходимо соблюдать тишину, избегать лишнего движения и хождения, открывания и закрывания дверей – всего того, что усиливает движение воздуха.

7. Перед началом работы дежурные проводят влажную уборку помещения, а столы протирают дезинфицирующим раствором.

8. Каждый учащийся перед началом работы должен проверить, все ли необходимое находится на его столе и исправен ли микроскоп.

9. Раздача необходимого для проведения лабораторной работы материала и посуды проводится лаборантом или дежурными.

10. На занятиях учащиеся должны иметь тетрадь и карандаши (простой и цветные – красный и синий). Рисунки при микроскопировании надо делать с препаратов, а не из книг или пособий.

11. По окончании работы все используемые инструменты обеззараживают. Бактериальные петли и иглы прокаливают над пламенем спиртовки, а пипетки и стекла помещают в дезинфицирующий раствор.

12. В конце занятий надо привести в порядок рабочий стол, протереть и убрать микроскоп, тщательно вымыть руки (при работе с заразным материалом их сначала дезинфицируют) и снять халат.

Теоретическая часть

Воздух – это то, чем мы дышим. Он состоит из природной смеси газов и необходим всему живому на земле: человеку, животным, растениям и т.д. Когда мы вдыхаем воздух, в наш организм попадает кислород, который попадает в кровь и даёт необходимую жизненную энергию. Без воздуха человек может прожить не больше пяти минут, что делает его самым важным элементом окружающей среды. Воздух формирует собой атмосферу – оболочку вокруг нашей планеты Земли, которая позволяет нам спокойно дышать и жить. Понять, что такое воздух можно, если детально разобрать, какие свойства воздуха.

Температура

Температурой называется величина, при помощи которой измеряется степень тепла воздуха. Воздух принято измерять по трём шкалам: Цельсия, Фаренгейта, Кельвина. Шкала Цельсия используется для измерения температуры воздуха в странах СНГ. Соответственно ей 0 – исходная точка отсчёта, при этой температуре начинает таять лёд, то есть, вода переходит из твёрдого состояния в жидкое. При 100 градусах по Цельсию вода закипает и начинает испаряться, переходя из жидкого состояния в газообразное.

Давление

Давлением воздуха называется та сила, с которой он воздействует на все другие объекты. Каждый из нас испытывает на себе давление воздуха. Казалось бы, как такое возможно, если воздух – невесом, мы не ощущаем его, не видим и не можем почувствовать? Но на самом деле, воздух тоже обладает своей массой, как и любой другой элемент в окружающей среде. Просто масса его настолько мала, по сравнению с нашей собственной и с массой других материальных объектов, что мы её не ощущаем. Давление воздуха объясняется силой притяжения магнитного ядра Земли.

Плотность

Плотность воздуха – это количество воздуха на один кубический метр (1м3). Плотность зависит от давления и температуры воздуха: при нагревании воздух расширяется и плотность его становится меньше. Соответственно, при снижении температуры воздух сжимается, на него действует давление, и плотность его становится выше. Плотность воздуха меняется в зависимости от слоя атмосферы и удалённости от земного шара. Ближе всего к Земле плотность воздуха меньше, и чем дальше от Земли, тем ниже температура, больше давление и, соответственно, больше плотность воздуха. Вкуса, цвета или запаха воздух не имеет. Наряду с природными свойствами, существуют физические свойства воздуха.

Инертность

Это нежелание воздуха переходить из одного состояние в другое. Он изначально тяготеет к стабильности – состоянию покоя или равномерного движения. Если же попытаться привести его в другое состояние, он будет оказывать сопротивление. И тем больше будет это сопротивление, чем больше будет плотность воздуха.

Вязкость

У молекул воздуха есть своя постоянная скорость хаотического движения. При нагревании она ускоряется, а при охлаждении – уменьшается. Но если в поток быстро движущихся молекул тёплого воздуха добавить струю холодного воздуха с медленным движением, то произойдут взаимные изменения. Медленные молекулы холодного воздуха будут остужать тёплый воздух и, соответственно, замедлять их движение. В свою очередь, быстрые молекулы тёплого воздуха будут подогревать холодный и ускорять движение его молекул.

Сжимаемость

Воздух сжимается и расширяется под воздействием давления и температуры. От высокой температуры и низкого давления воздух расширяется, от низкой температуры и высокого давления воздух сжимается. Всё это поможет тебе лучше познать окружающий мир. Свойства воздуха такие же важные, как свойства любого другого вещества, поэтому их нужно знать и понимать каждому.

Практическая часть

Практическая работа №1

Ветроэлектрические установки в качестве резервных источников электроснабжения

Цель:

Ознакомление с основными характеристиками ветра и ветроэлектрической установки

Материалы и оборудование: ветроэлектрическая установка

Ход работы:

1.     Ветроэлектрическая установка - устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Установить перед собой ветроэлектрическую установку

2.     Начать крутить ручку установки. Отметить изменения (должна загореть лампочка)

3.     Суть устройства ветряных установок проста. В процессе вращения ротора образуется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и зажигает лампочку.

4.     Сделать зарисовки, обсудить, сделать выводы по ветряным установкам

Практическая работа № 2

Магдебургские полушария

Цель работы: изучить принцип эксперимента с магдебургскими полушариями

Материалы и оборудование: магдебургские полушария

Ход работы:

Магдебургские полушария — знаменитый эксперимент немецкого физика Отто фон Герике для демонстрации силы давления воздуха и изобретённого им воздушного насоса. В эксперименте использовались «два медных полушария около 14 дюймов (35,5 см) в диаметре, полые внутри и прижатые друг к другу».

1.      Полушария сложить вместе, между ними поместить кожаное кольцо, не оставляя между полушариями даже малейшей щели.

2.      С помощью насоса откачать воздух из пространства между полушариями. (Чем больше воздуха выкачать из полости между полушариями, тем сильнее они сожмутся снаружи атмосферным давлением.)

3.      После же в полость между полушариями впустить воздух. Отметить изменения (они распадутся без всякого внешнего усилия.) 

4.      Сделать выводы о проделанном опыте

Практическая работа № 3

Работа конвектора

Цель работы: ознакомиться с работой конвектора

Материалы и оборудование: модель конвектора, свеча, спички, зажим, вентилятор

Ход работы:

1.     На дно конвектора устанавливается свеча, зажечь свечу

2.     На верхний край конвектора с помощью зажима закрепить вентилятор.

3.     Отметить изменения\проанализировать увиденное

4.     Вы рассмотрели принцип работы конвектора: принцип работы конвектора основан на естественной циркуляции (конвекции) воздуха. Конвектор, как правило, имеет прямоугольную форму, внутри него расположен нагревательный элемент. Свеча нагревает воздух. Горячий воздух легче холодного, и он быстро стремиться в верх, благодаря чему вентилятор начинает крутиться.

Практическая работа № 4

Воздух в колбе

Цель работы: определить есть ли воздух в пустой колбе

Материалы и оборудование: колба, воронка, пластилин масло/вода

Ход работы:

1.      Вставьте воронку в горлышко пустой бутылки. Замажьте пластилином щель между воронкой и горлышком колбы.

2.      Налейте воду/масло в воронку. Обратите внимание на то, что происходит.

3.     Затем аккуратно уберите пластилин, придерживая воронку.

4.     Сделать выводы.  Сначала вода/масло остается в воронке, не попадая в колбу, когда пластилин удаляется, вода/масло свободно течёт в колбу. "Пустая" колба заполнена воздухом. Чтобы наполнить её водой/маслом необходимо освободить путь для выхода воздуха. Пластилин не позволяет пройти воздуху между воронкой и горлышком колбы, когда пластилин убираем воздух, свободно утекает, освобождая место для воды/масла.

Практическая работа №5

Воздух и вода

Цель работы: доказать, что воздух существует

Материалы и оборудование: стакан стеклянный, бумага, вода

Ход работы:

1.     Сомните лист бумаги и затолкайте его в стакан так, чтоб он не падал при переворачивании стакана.

2.     Погрузите стакан полностью под воду, держа его вниз отверстием.

3.     Достаньте стакан и проверьте намокла ли в нем бумага?

4.     Сделайте выводы. Бумага в стакане остается сухой. Воздух всё-таки существует! Вода не может заполнить перевернутый стакан, потому что он уже заполнен воздухом. "Пустой" стакан полон воздуха. Воздух - газ. Он не имеет размера и формы, но может заполнить любое пространство.

Практическая работа №6

Воздушные шары

Цель работы: проделать различные опыты с воздушными шарами

Материалы и оборудование: насос воздушный, воздушный шар, нитка, стакан пластиковый, бутылка, шприц

Ход работы:

1.      Поместите шарик внутрь бутылки и натяните его на горловину.

2.     Пробуйте надуть шарик. (Надуть шарик в бутылке невозможно!)

При увеличении объёма шарика воздух, объём которого в бутылке изолирован, сжимается, давление увеличивается.

3.     Сделайте шилом отверстие в бутылке ближе ко дну.

4.     Попытайтесь ещё раз надуть шарик. (Шарик надувается)

5.     Когда шарик надуется, закройте пальцем отверстие – шарик остаётся надутым!

6.     Отрежьте донышко у пластиковой бутылки и пытаемся снова надуть шарик. (Он легко надувается, если внутренний объём бутылки сообщается с атмосферой.)

7.     Сделать вывод

8.     Один из основных законов гидро- и аэродинамики – закон Бернулли: чем выше скорость воздушного потока, тем меньше в нём давление. Надуваем два воздушных шарика до одинакового размера и привязываем к каждому нитку длиной около метра.

9.     Возьмите шарики за нитки правой и левой рукой так, чтобы они висели на одном уровне на некотором расстоянии друг от друга.

10. Не касаясь шариков руками, попробуйте соединить их (подуйте между шариками сверху, снизу или сбоку – значения не имеет.)

11. Из закона Бернулли следует, что давление в струе воздуха ниже, чем атмосферное. Сила атмосферного давления с боков сблизит шарики.

12. Возьмите шприц и наденьте на него воздушный шарик.

13. Попытайтесь с помощью шприца надуть шарик.

14. Отметьте полученный результат

15.  Сделайте выводы о проделанных опытах

Практическая работа №7

Реактивный двигатель

Цель работы: изучить принцип работы реактивного двигателя

Материалы и оборудование: шприц, аэродинамическая тележка, воздушный шарик

Ход работы:

1.     Установите (если он не установлен) воздушный шарик на тележку.

2.     С помощью шприца надуйте шарик

3.     Уберите шприц

4.     Струя воздуха, вырывающаяся из шарика, после того, как его надули и отпустили, толкает машинку в противоположном направлении.

5.     Проанализировать, сделать выводы. (Эта наглядная модель демонстрирует принцип работы реактивных двигателей)

Практическая работа №8

Нагретый воздух

Цель работы: изучить свойство расширения воздуха

Материалы и оборудование: пакет с замком, свеча, модель конвектора

Ход работы:

1.     Взять полиэтиленовый пакет с замком и в таком же виде закрыть его на замок.

2.     Поместить зажженную свечу в конвектор

3.     Сверху конвектора держать пакет, нагревать в нем воздух.

4.     Пакет должен увеличиться в размере. Т.к. нагретый воздух расширяется.

5.     Проанализировать, сделать выводы.

Список литературы

1.     Аквилева Г.Н., Клепинина З.А. Методика преподавания естествознания в начальной школе: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования педагогического профиля.– М.: ВЛАДОС, 2001.

2.     Горощенко В.П. Основы природоведения. Учеб. пособие для учащихся пед.училищ по специальности № 2001. М.: «Просвещения», 1976.

3.     Жаков С.И. Общие климатические закономерности Земли: Кн. для учителя. - М.: Просвещение, 1984

4.     Козина Е.Ф. Методика преподавания естествознания: Учебное пособие для студентов высших педагогических учебных заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.

5.     Миронов А.В. Методика изучения окружающего мира в начальных классах: Учебное пособие для студентов факультетов педагогики и методики начального образования педвузов. – М.: Педагогическое общество России, 2002. 

6.     Перротте А.А. Экскурсии по естествознанию в начальной школе. – М.: Просвещение, 1961. 2 Петросова Р. А., Голов В. П. и др. Естествознание и основы экологии: Учебное пособие для студентов средних педагогических учебных заведений/ Р.А. Петросова, В.П. Голов и др. – М.: Издательский центр «Академия», 1998.

7.     Парселл Э. Берклеевский курс физики. Электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1983.

8.     Иродов И.Е. Механика. Основные законы. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

9.     Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

10. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 2005.

11. Петросова Р. А. и др. Практикум по естествознанию и основам экологии: Учебное пособие для студентов средних педагогических учебных заведений. - М.: Академия, 2000

12. Кемп П., Армс К. Введение в биологию / П. Кемп, К. Армс. – М.: Мир, 2000. – 671 с.

13. Лысов П.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии: Учебник/ П.К.Лысов, А.П.Акифьев, Н.А.Добротина- М.: Высшая школа., 2007.- 655 с.

14. Пехов А.П. Биология с основами экологии. Учебное пособие для вузов с грифом МО / А.П. Пехов. – СПб.: Изд-во «Лань», 2008. – 672 с.

15. Чернова Н. М. Основы экологии: Учебное пособие для 10 (11) классов общеобразовательных учреждений/ Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М. Константинов; Под ред. Н.М. Черновой. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003