разработка урока "Капля, дающая жизнь"

Учитель физики МОУ «СОШ№ 87»

Еремина Светлана Николаевна.

Урок с экологическим содержанием по теме «Тепловые явления» в 8 классе

«Роль воды в жизни человека»

Данный урок рассчитан на развитие умения выполнять творческую деятельность, то есть применять физические знания в разных ситуациях: решении задач и объяснении природных явлений и в процессе этой деятельности добывать объективно новую информация.

Цель урока: Формирование творческих и исследовательских компетентностей учащихся через изучение уникальных свойств воды.

Задачи:

·        Расширить знания учащихся  о свойствах воды;

·        Развить навыки учащихся в решении парадоксальных и нестандартных ситуаций;

·        Приобщить учащихся к коллективной работе;

Ожидаемый результат: расширение знаний о свойствах воды, приобретение навыков в решении парадоксальных и нестандартных ситуаций, приобретение навыка коллективной работы, повышение интереса к изучению предмета.

Ход урока.

Урок проходит в форме практической конференции.

1. Доклад о роле воды в живой природе.

Вода стоит на первом месте среди веществ, которые входят в состав клетки, что способствует поддержанию стабильности температуры тела организмов. Часто о ком-нибудь говорят: «Да он же золотой человек!» А если бы человек на самом деле был бы из золота, в частности, если бы удельная теплоёмкость его тела была такой же, как у золота? Тогда от стакана горячего чая его температура повысилась бы на 8 – 10 градусов, а ведь мы чувствуем себя больными при повышении температуры нашего тела даже на доли градуса. Особенностью строения молекул воды объясняются и другие удивительные свойства воды, которые, которые делают её жидкостью, незаменимой в живой природе. Например, большое значение имеет тот факт, что вода обладает большой удельной теплотой парообразования. Если бы вода имела такую же теплоту парообразования как у эфира, то «эфироподобная» вода испарялась бы почти в 6 раз быстрее. Например, за день тяжёлой физической работы человек теряет до 10 литров пота, который, испаряясь, охлаждает организм, благодаря своей большой удельной теплоте парообразования. А если бы основой пота была «эфироподобная» вода, в таком случае при тяжёлой работе в организме человека должно было бы выделиться в 6 раз больше пота, человеку пришлось бы выпить во столько же раз больше жидкости. А так как вода к каждой клетке приносится с кровью, то сердцу за это же время пришлось бы перекачать в 6 раз больше крови. Представьте, как должны были бы измениться размеры сердца человека, да и не только сердца – всех органов, и у всех животных тоже. Изменись хоть одна характеристика воды, и мир станет другим. Скажем, если бы удельная теплота плавления льда стала такой же, как, например, удельная теплота плавления свинца. Тогда затрачивалось бы в несколько раз меньше количество теплоты, чтобы расплавить весной снег и лёд. Можно долго фантазировать на эту тему. Но вода – самая удивительная жидкость на Земле – по свойствам превосходит всякую фантазию. Благодаря им вода является основой крови, лимфы, слюны, желчи, желудочного сока, растительных соков.

2.   После доклада проводится блиц – опрос учащихся

·        Почему, если дохнуть на руку, получается ощущение тепла, а если дунуть, то ощущение прохлады?  ( Когда дышишь, то водяной пар, попадающий на руку, конденсируется, выделяя тепло. Когда дуем, создаём ветер, ускоряющий испарение, и температура понижается.)

·        Может ли лёд быть нагревателем?   (Да, если температура окружающей среды меньше температуры льда.)

·        Как известно, вода имеет большую теплоту парообразования, чем спирт. Значит, пролитая на руку вода, испаряясь, должна сильнее охлаждать руку, чем пролитый на руку спирт. В действительности всё происходит наоборот. Почему?  (Спирт испаряется быстрее, чем вода и в единицу времени поглощает больше тепла, которое отнимает у руки.)

·        Мокрый предмет замерзает на морозе сильнее, а между тем, когда начинаются морозы, влажная почва промерзает вглубь меньше, чем сухая. Почему?  ( При замерзании влажной почвы выделяется значительное количество теплоты за счёт охлаждения и замерзания воды)

3.  Второй докладчик рассказывает о химических свойствах воды.

Ещё совсем недавно химики были уверены, что состав воды им хорошо известен. Но однажды один из них измерил плотность остатка воды после электролиза. Оказалось, что плотность на несколько стотысячных долей выше нормальной. Эта ничтожная разница потребовала объяснения. В результате исследований было обнаружено, что вода очень сложна.

Каждый знает, что вода - это соединение водорода и кислорода, и об этих составляющих воды многое известно, но и многое ещё предстоит решить. Химики помещают водород одновременно в две группы: в 7 и 1, обнаруживая его сходство с галогенами и щелочными металлами. В природе обнаружено три изотопа водорода (протий, дейтерий, тритий) и три изотопа кислорода. В ускорителях и реакторов физики сумели создать ещё пять изотопов кислорода и работают ещё над созданием двух изотопов водорода, теоретически уже предсказанных. Так что же такое обыкновенная вода? Мы утверждаем, что такой воды нет. Её состав всё время меняется. Если подсчитать все возможные соединения с общеизвестной формулой воды, то результат окажется неожиданным: в мире может существовать 235 видов воды.

Человек издавна наделял воду чудодейственными свойствами. Вот, например, сказка. Лежит Иван-царевич мёртвый, над ним уже вороны летают. Откуда ни возьмись, прибежал Серый волк и схватил воронёнка:

- Ты лети-ка, ворон, за живой и мёртвой водой. Принесёшь мне живой и мёртвой воды, тогда отпущу твоего воронёнка.

Долго ли ворон летал, коротко ли – принёс он живой и мёртвой воды. Серый волк спрыснул мёртвой водой раны Ивана-царевича – раны зажили, спрыснул живой – Иван-царевич ожил.

Есть ли на самом деле в природе живая и мёртвая вода? Мы утверждаем, что замечательные свойства живой воды спасают в засушливый год урожай. Мёртвой водой заполнены некоторые реки и водоёмы, отравленные отходами промышленности. Вода – удивительный природный минерал, образцы которого не экспонируются ни в одном из минералогических музеев мира. Почти все свойства воды – исключение в природе.

4. Проводится опыт, демонстрирующий «живые» свойства воды.

Предварительно намоченный водой платок, на глазах у всех смачивается спиртом и поджигается. Детям следует объяснить, почему платок остался невредим, когда гаснет пламя.

5.  Доклад о смачивающих свойствах воды.

Пронаблюдаем опыт. Листок промокательной бумаги опустим в чернила. Клякса медленно всползает вверх, расплывается, ветвится, но по закону сообщающихся сосудов должно быть всё на оборот, клякса должна бы спускаться, стекать вниз, Но она не желает этого делать. Чтобы понять, в чём здесь дело, присмотримся к поверхности воды, налитой в чистый стакан. У стенок стакана поверхность воды загибается вверх (см. рис). Это выглядит так, словно вода хочет всползти по стенкам стакана, хочет и не может. Ей удалось сделать только один, совсем маленький шажок. И всё же раз этот шажок сделан, значит, есть какая-то сила, которая тянет воду вверх. Только сила эта мала, а воды в стакане много. А если бы стакан был поуже? Если взять узкую трубку, то видим, что уровень воды в капилляре выше, чем в стакане, миллиметра на два, это уже кое-что. Есть ли такие трубочки в промокашке? Да, они там есть, это крошечные промежутки между отдельными волоконцами промокашки. Это свойство жидкостей, эта их способность подниматься по тоненьким, как волосок, трубочкам называется волосностью или капиллярностью, от латинского слова «капилларис» - волосной.

5. Прежде чем расстаться с капиллярностью, проделаем два забавных опыта. На горлышко бутылки положим надломленную палочку, а на неё монетку. Как сбросить монетку в бутылку, не дотрагиваясь ни до монетки, ни до бутылки?

 Решение простое, надо на место надлома палочки капнуть каплю воды (проделывает это). Сгиб палочки намок, концы расходятся всё больше и больше, палочка распрямляется и монетка падает.

Для второго опыта понадобится пять спичек. Надломим их все посредине, согнём под прямым углом и сложим их вместе сгибами внутрь ( всё заранее подготовлено и разложено по тарелочкам). Как сделать из этих спичек пятиконечную звезду, не прикасаясь к ним? Предлагаем решить эту задачу вам(оборудование раздаётся на каждую вторую парту).    

(Конечно же, нужно уронить несколько капель воды на сгибы спичек. Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду. Причина в обоих опытах одна и та же. Волокна дерева впитывают влагу. Она ползёт всё дальше по капиллярам. Дерево набухает.)

6. Следующий докладчик продолжает разговор о смачивающих свойствах воды.

Холодная вода не смывает жир с утиных перьев, не смывает она его и с белья. Так же и руки, запачканные машинным маслом или каким-нибудь другим жиром, в холодной воде не отмоешь. А вот песок, глина отмываются хорошо. Почему? Да потому, что частички хорошо смачиваются водой. Вода обволакивает эти частицы, проникает под них. Частицы снимаются со своих мест, и их можно отполоскать. Как говорит русская пословица: «Грязь – не сало: потёр – отстало!» Попробуем погрузить бельё в холодную воду. Смачивается оно не очень хорошо, во всяком случае, частицы жира она не обволакивает. И мы можем сколько угодно полоскать это бельё, тереть его, выкручивать, жир и грязь почти не отходят.

В сказке П. П. Ершова «Конёк-горбунок» вода «варёная», то есть горячая, предлагалась для омоложения. Ну, омоложение – дело сказочное, а вот не пригодится ли эта вода для стирки? Проведём опыт. Поставим вплотную друг к другу два одинаковых стакана, наполненные, один холодной водой,  другой – горячей. Узкую полоску материи согнём пополам и посадим «верхом» на соприкасающиеся края стаканов.

 Конец полоски в горячей воде тонет гораздо быстрее! Значит, горячая вода быстрее проникает в ткань, лучше смачивает. Так она и под частицы грязи лучше проникнет. Люди давно уже догадались мыться и стирать в горячей воде. Это помогает, но не очень хорошо. Особенно при мытье: ведь бельё можно кипятить, а сам-то в кипяток не полезешь, это мог только Иванушка-дурачок, царь же «бух в котёл – и там сварился!» Для улучшения смачивающих свойств воды использовали разные средства: особые сорта глины, отвары из корней и плодов некоторых растений и многое другое. Но всё это плохо помогало. Полезным изобретением оказалось мыло. Так вот, мыльная вода смачивает гораздо лучше, она «пролезает» под частицы жира, обволакивая их. А уже в 20 веке изобретены стиральные порошки, пасты, жидкости, изготовляемые из нефтепродуктов. Их сокращённо называют СМС синтетические моющие средства. Чтобы проверить их смачивающее действие, предлагаем дома провести опыт с двумя стаканами, только во второй стакан налейте не горячую воду, а тоже холодную, добавив в неё несколько капель любого СМС.

7. Предлагаем ответить на вопросы.

·        В каком случае из крана самовара падает более тяжёлая капля воды: когда вода горячая или когда остынет? (Поверхностное натяжение у горячей воды меньше, поэтому вес капли, удерживаемой этой силой меньше. )

·         Известно, что с понижением давления температура кипения воды так же уменьшается. Поэтому с целью экономии топлива выгодно в кухонных кастрюлях откачивать воздух. Однако этого никто не делает. Почему? (При низкой температуре кипения не будут провариваться продукты, поэтому откачивать воздух из кастрюли нецелесообразно.)

·        Температура кипения зависит от давления над поверхностью воды прямопропорционально. Однако, в закрытой кастрюле вода закипает быстрей, чем в открытой, где давление над поверхностью ниже. (С открытой поверхности происходит испарение воды.  Поэтому температура воды в кастрюле понижается, и вода, в открытой кастрюле, будет закипать дольше, чем в закрытой.)

·        В две одинаковые кастрюли налито равное количество воды одинаковой температуры, в одну кипячёной, в другую сырой. В какой кастрюле вода закипит быстрее? (Сырая вода закипит быстрее, так как в кипячёной  воде меньше растворённого воздуха.)

8. Проводится  опыт. В две одинаковые колбы вставить пробки с узкими трубками, колбы переворачивают трубками вниз, концы которых опускают в стаканы с подкрашенной водой. Донышки колбочек смачиваются одно водой, другое – спиртом. Ребятам, предлагается определить, какая колба смачивается водой и почему.

9. Вопросы:

·        Какое значение в природе имеет большая удельная теплота плавления льда? Что происходило бы весной, если удельная теплота плавления была бы не 333, а 11,7кДж/кг как у ртути? (Благодаря большой теплоте плавления льда, таяние снега происходит весной постепенно, и талая вода успевает впитаться в почву, что благоприятно для будущего урожая. Уменьшение теплоты плавления привело бы к резкому увеличению паводка весной, что вызвало бы наводнение, вода не успела бы впитаться в почву, это повлекло бы за собой пересыхание почвы летом.)

·        Задача: Оцените, во сколько раз быстрее произойдёт таяние «ртутного» льда весной. (Чем больше удельная теплота плавления, тем больше времени будет затрачено на плавление льда, так как удельная теплота плавления ртути приблизительно в 30 раз меньше, чем у льда, то и время на плавление «ртутного льда» будет затрачено во столько же раз меньше.)

·        Будут ли затоплены материки мировым океаном, если весь, плавающий в нём лёд растает? (Вес льда, плавающего в океане, равен весу воды, получившейся из него в результате таяния, следовательно, весу воды в объёме погружённой части льда. Поэтому, если плавающий лёд растает, то уровень мирового океана не изменится.)

·         Теплопередача происходит, если между телами есть разность температур. Почему испаряется вода в блюдце, имеющая температуру воздуха? Ведь для испарения воды необходимо количество теплоты, которое вода получить не может. Как же происходит испарение? (В жидкости, при любой температуре, имеются как более «быстрые», так и более «медленные» молекулы. С уходом «быстрых» средняя скорость оставшихся уменьшается, уменьшается и температура жидкости. Становится возможным теплообмен.)

10.  Подведение итогов урока.