Урок на тему: Свойства поверхностного слоя жидкости. Смачивание. Капиллярные явления

10 класс

Тема: Свойства поверхностного слоя жидкости. Смачивание. Капиллярные явления

Эпиграф урока:
«Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».
Уильям Томсон (лорд Кельвин)

цель: объяснить особенности взаимодействия молекул поверхностного слоя. Дать понятие «поверхностное натяжение». Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Вводномативационный момент приветствие  изучение тб.

II.Актуализация знаний

Повторение изученного

1. Расскажите условия плавания тел.

2. При каких условиях тела плавают на поверхности?

III.Основной

Эксперимент 1 Пускание мыльных пузырей.

Смачивание поверхности

Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях жидкости и внутри мыльных пузырей возникает избыточное давление Δp. Если мысленно разрезать сферическую каплю радиуса R на две половинки, то каждая из них должна находиться в равновесии под действием сил поверхностного натяжения, приложенных к границе разреза длиной 2πR и сил избыточного давления, действующих на площадь πR² сечения. Условие равновесия записывается в виде 

σ2πR = ΔpπR².

Отсюда избыточное давление внутри капли равно 

(капля жидкости).

Избыточное давление внутри мыльного пузыря в два раза больше, так как пленка имеет две поверхности: 

(мыльный пузырь).

Эксперимент 2 Плавание иглы на поверхности воды. Свойства поверхностного слоя жидкости.

Эксперимент 3 Пробирку заполняют водой, прикрывают листком бумаги и перевертывают. При этом держат строго в вертикальном направлении, листок убирают. И вода не проливается. Почему?

Многочисленные наблюдения и опыты показывают, что жидкость принимает такую форму, при которой ее свободная поверхность имеет наименьшую площадь. В своем стремлении сократиться поверхностная пленка придавала бы жидкости сферическую форму, если бы не притяжение к Земле. Чем меньше капля, тем боль­шую роль играют силы поверхностного натяжения. Поэтому маленькие капель­ки росы близки по форме к шару, при свободном падении дождевые капли почти строго шарообразны.

Силу, которая действует вдоль поверхности жидкости перпендикулярно ли­нии, ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до минимума, называют силой поверхностного натяжения.

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются.

 Домашнее задание.

Задача №1
За счёт какого источника энергии поднимается жидкость в капилляре? Как высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра?

Ответ: За счёт внутренней энергии жидкости. Высота подъёма жидкости в капилляре обратно пропорциональна диаметру капилляра.

Задача №2
Почему смачивающая жидкость образует в капиллярах вогнутый мениск, а несмачивающая – выпуклый?

Ответ: Смачивающая жидкость образует в капилляре вогнутый мениск, так как сила притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше силы притяжения между молекулами жидкости. А несмачивающая жидкость образует в капилляре выпуклый мениск, поскольку сила притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела меньше силы притяжения между молекулами жидкости.

Задача №3
Выясните опытном путём, смачивается ли водой резина, алюминий, чугун, стеарин (свеча), листья комнатных растений (герань, фиалки, фикусы…), органическое стекло, фарфор, пластилин и т.д. Самостоятельно сформируйте таблицу и занесите в неё полученные результаты. Поясните результаты. Будет очень замечательно, если данные таблицы вы сопроводите рисунками ;-)

Задача №4
Почему трудно снять с руки мокрую перчатку?

Задача №5
Почему жировые пятна на одежде не удаётся смыть водой? Что нужно сделать, чтобы избавиться от жирного пятна?

Задача №6
Проделайте следующий опыт: на поверхность воды набросайте мелких опилок (нарежьте мелко спички), коснитесь воды кусочком мыла. Что наблюдаете? Повторите опыт, коснувшись воды кусочком сахара. Результаты опытов поясните.

Задача №7
Если мыло уменьшает поверхностное натяжение воды, то почему мы выдуваем мыльные пузыри, а не водяные? Какими свойствами жидкости объясняется прочность мыльной плёнки? Что происходит с мыльной плёнкой, когда она лопается? Куда она девается?