Внеклассное мероприятие: "Физика за чашкой чая"

Внеклассное мероприятие по физике: « Физика за чашкой чая»

Подготовил и провел Кот Зинаида Александровна,

учитель физики ГБОУ ООШ с. Четыровка

м.р. Кошкинский Самарской области.

Секция учителей физики м.р. Кошкинский 24.12.2014г.

Это мероприятие  я провожу в 8 классе после изучения темы: « Изменение агрегатных состояний вещества»  На данном мероприятии учащиеся должны  не только воспроизвести сумму полученных ранее знаний, которая предусмотрена программой по физике, но увидеть физику в окружающих нас явлениях, прежде всего в тех, с которыми мы сталкиваемся ежедневно и  на которые  порой в нашей  жизни не обращаем внимания.  Иными словами, это мероприятие направлено на развитие ученика: его умения разглядывать в наборе, казалось бы, случайных фактов физические явления и действие зако-нов физики. Основа мероприятия - подобранные  вопросы, связанные с чае-питием, и ответы на них учащихся.

     Оборудование: электрический чайник или самовар, чашки с блюдцами и чайные ложки для всех, чайник для заварки, кувшин (пустой). Используются также печенье и конфеты, сахарный песок.

      Мероприятие провожу в кабинете, где столы можно переставить, устанав-ливаю несколько спаренных столов, накрываю их скатертями, за каждый садится 4-5 человек  это – команда. На столах расставлена посуда для чая, а в центре – ваза с печеньем и конфетами.  Заранее кипятится  чай, это проделы-вают, ответственные за мероприятие, назначенные тоже заранее. Они обяза-ны вскипятить воду, заварить чай;  быстро «обслужить» присутствующих, наполнив чашки чаем.

    Ход   мероприятия.

    В начале мероприятия – моё небольшое вступление: « Уважаемые гости  и ребята! Я знаю, вы с удовольствием каждый день пьете чай, но уверена, что не многие задумывались над сопровождающими  этот процесс физическими явлениями. Попробуем сделать это вместе». Знакомлю с правилами игры.

    Правила:

    -  группа учеников, сидящих за одним столом, называется командой;

     - на мероприятии нужно совмещать два дела: пить чай и отвечать на вопросы, задаваемые учителем;

     - каждый участник должен стремиться набрать как можно больше баллов, которые даются за правильные ответы на вопросы и дополнения;

-за каждый верный ответ- 1 балл;

-за правильное дополнение - тоже 1 балл;

- за оригинальный ответ – 2 балла.

Я буду раздавать вам жетоны – 1 жетон это один балл.

    В конце мероприятия подсчитаете каждый самостоятельно количество жетонов (баллов)  участники:

- набравшие к концу мероприятия  5-6 баллов, получают оценку «5» считаются занявшими 1 место;

- набравшие  4-5 балла – «4» считается занявшим 2 место;

- 2-3 балла – «3», считается занявшим 3 место.                                         Первоочередное право ответа на вопрос имеют те участники, к которым обратился учитель или ведущий.

      За подсказку, разговор и прочие нарушения хода мероприятия вычитается 1 балл.

     А теперь – вопросы:

           1.  Перед вами электрический чайник. Как вы думаете, почему, ставя его кипятить, чайник закрывают крышкой?

          Предполагаемый ответ. Если чайник открыт, то часть молекул воды, имеющих большую кинетическую энергию, будет беспрепятственно улетать в пространство над чайником, унося с собой свою энергию; поэтому к чайнику нужно дольше подводить энергию извне, и он долго не закипает. Закрытый  чайник закипит быстрее.

 2. Проведу опыт: крышку горячего чайника охлажу, облив её холодной водой из кувшина. Затем на три спички аккуратно положу крышку так, чтобы она не прикасалась к чайнику. Через некоторое время предлагаю вам потрогать крышку. Что вы ощутите? Почему? Чем можно заменить спички, чтобы получить такой же эффект?

    Предполагаемый ответ.    Крышка будет теплая.  Мы частично устранили один из способов теплопередачи: ведь у деревянных спичек малая теплопроводность, поэтому тепло от чайника почти не будет передаваться крышке способом теплопроводности.  Спички можно заменить любыми предметами из веществ, имеющих малую теплопроводность: кусочками веток, ватой, картоном, пробкой.

      3.Какими будут мои ощущения, если я возьму крышку с горячего металлического чайника за пластмассовую ручку? Как вы это объясните?

 Предполагаемый ответ. Пластмасса имеет малую теплопроводность, поэтому руке не будет горячо.

        4. Вода в чайнике уже закипела, из носика вырвалась наружу струя пара…, но ведь пар считается невидимым! Что же мы видим в действительности?

     Предполагаемый ответ.  Пар невидим. Вырвавшись из носика чайника,  он в прохладном воздухе конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды;  вот их- то мы и видим.

        5.Разливая чай, я случайно капнула из носика чайника на руку кипяток. Ощущение было почти такое, как если бы мне укололи руку иголкой. Почему?

   Предполагаемый ответ.  Молекулы кипящей воды имеют большую скорость движения, поэтому мгновенно пробивают верхнюю часть кожи и проникают в ткани мышц, вызывая ощущение боли.

        6.Какую температуру имеет кипящая вода в чайнике?

        ( Ответ. - 100ºС).

       7. Всегда ли кипит вода при 100ºС?

       Предполагаемый ответ.  Все зависит от давления над поверхностью воды: чем меньше давление, тем температура кипения меньше. В горах вода кипит при 90ºС, а в котельных – при 200 ºС.)

        8. Каким простым способом можно повысить температуру кипения воды в чайнике?

        Предполагаемый ответ.  Увеличить давление над поверхностью воды. Для этого надо плотно закрыть чайник крышкой, сверху положить груз, в носик вставить пробку.

         9. В каких кухонных приборах применяется это способ – увеличение давления над кипящей жидкостью? Для каких целей?

    Предполагаемый ответ.  В скороварках. Увеличение давления вызывает повышение температуры кипения. Жидкость прогревается до температуры выше 100ºС., при этом пища проваривается быстрее и лучше.

           10.А что такое кипение?

          Предполагаемый ответ. Кипение – это процесс интенсивного испарения жидкости при определенной температуре, сопровождающийся быстрым образованием и ростом пузырьков пара, прорывающихся через поверхность жидкости наружу и лопающихся там.

          11.Обратите внимание на заварочный чайник. В его крышке сделана небольшая дырочка. Зачем?

          Предполагаемый ответ.  В чайник наливают горячую воду; она испаряется. Если в крышке чайника нет дырочки, то между крышкой и слоем воды скапливается пар и образуется повышенное давление, под влиянием которого вода будет выливаться из носика.

       12.  Я прошу налить мне горячий чай в стакан, но предупреждаю, что он толстостенный. Какая опасность поджидает вас и меня? Почему?

          Предполагаемый ответ. Стакан может лопнуть; внутренние стенки, соприкасающиеся с горячей жидкостью, быстро  расширяются, в то время как внешние еще не успеют прогреться и сохраняют свои размеры; от этого стекло деформируется и происходит его разрушение.

       13. Как надо поступить, наливая кипяток, чтобы толстостенный стакан не лопнул?

       Предполагаемый ответ.  Необходимо в стакан опустить металлическую ложечку: она примет часть тепла, температура воды станет меньше, тепловое расширение внутренних стенок будет тоже меньше; деформация не окажется столь сильной.

  ( Ответственный наливает из чайника каждому учащемуся кипящий чай.)

      14.   А для чего у чашек сделаны ручки?

       Предполагаемый ответ.  Ручка позволяет брать горячую чашку, не обжигая при этом пальцы. Она менее горячая, чем чашка, так как соприкасается с ней всего двумя точками, т.е. слабо связана с источником тепла.

          15.  Некоторые мужчины пьют чай из стаканов, вставленных в металлические подстаканники. Влияет ли подстаканник на качество чая?

           Предполагаемый ответ.  Металлический подстаканник охлаждает чай, так как сам быстро нагревается: ведь металл имеет малую удельную теплоемкость и большую теплопроводность.

        16.  Чтобы подстаканник быстрее охлаждал чай, из какого материала нужно его изготовить?

         Предполагаемый ответ.  Из такого, у которого теплопроводность возможно больше, а удельная теплоемкость возможно меньше; например, из серебра, золота.

        17.  Вы, наверное, наблюдали, как старые люди  пьют чай, наливая его в блюдце и дуют, держа блюдце на кончиках пальцев. Объясните, почему они так делают.

        Предполагаемый ответ.  У чая, налитого в блюдце, большая поверхность соприкосновения с воздухом, поэтому интенсивно идут теплообмен  и испарение – чай быстро остывает. Когда дуют на поверхность чая, процесс испарения ускоряется, а это тоже понижает температуру жидкости. Площадь соприкосновения кончиков пальцев и блюдечка очень мала, поэтому рука не так сильно чувствует большую температуру блюдца.

       18.   А сейчас проделаем следующее. Положите в чашку ложку сахарного песка и налейте заварку; затем осторожно влейте кипяток. Не мешайте чай. Теперь попробуйте его. Почему чай не сладкий?

        Предполагаемый ответ.  Чтобы весь чай стал сладким, нужно время, в течение которого молекулы жидкости и сахара сами собой перемешаются, т. е. произойдет диффузия. В данном случае это не успело совершиться, и мы процессу не помогали, помешивая ложечкой. Поэтому в верхней части чашки чай совсем не сладкий.

   19.   Я делаю из ложки лодочку и даю ей возможность плавать на поверхности чая, если положу ее ручку на край чашки. Капаю несколько капель чая в ложечку – она сразу же тонет. Почему?

             Предполагаемый ответ.  Увеличивается сила тяжести ложечки, а объем ее остается прежним; также прежним остается и выталкивающая сила. Ее теперь недостаточно, чтобы удержать более тяжелую ложку на поверхности чая.

  20. Я налью себе в чистый стакан немного кипятка. Пронаблюдайте, что произойдет. Почему?

 Предполагаемый ответ.  Стенки стакана запотели: кипящая вода испарялась, ее пар соприкасаясь с холодными стенками стакана, конденсировался на них, образуя туман.

         21.   Один любит чай горячий, а другой – теплый. Рассудите двух друзей – любителей первого напитка. Один говорит: я обожаю горячий чай, поэтому, налив жидкость, не спешу класть в него сахар; если его положить через 5 мин, то чай будет горячее, чем в том случае, если сахар положить сразу. Второй возражает: ты не прав; если сахар опустить сразу, объем воды будет больше (она не успеет частично испариться), а чем больше воды, тем она медленнее остынет. Кто из них прав?

         Предполагаемый ответ.  Прав первый, так как при растворении сахара температура жидкости понижается, а чем она ниже – меньше отличается от комнатной температуры, тем медленнее идет теплообмен, и чай остывает тоже медленнее.

       22.  До какой температуры остынет горячий чай, если оставить чашку с ним в комнате до утра?

        Предполагаемый ответ.  До температуры воздуха в помещении.

       23.  Что необходимо сделать, чтобы чай в чашке как можно дольше оставался горячим?

          Предполагаемый ответ. Уменьшить теплопроводность и теплообмен. Для этого можно поставить чашку на подставку, которая плохо проводит тепло, например деревянную. Желательно поместить ее в другую чашку, большую, сделав подобие калориметра. Можно завернуть ее в «шубу».  Сверху чашку лучше накрыть, например, пластинкой из пенопласта.

       24. А сейчас – вопрос о печенье. Печенье легко разломить, но невозможно соединить куски. Почему?

       Предполагаемый ответ. Когда печенье ломаем, то нарушаем молекулярные связи. При соединении не удается сблизить куски на такое расстояние, чтобы начали проявляться силы молекулярного притяжения.

Завершая мероприятие, говорю: « Наше – чаепитие подходит к концу».      Сегодня на мероприятии, совмещая приятное с полезным, мы применили свои знания  к немного необычным, но в то же время самым обычным ситуациям. Будет очень хорошо, если каждый из вас будет чаще задумы-ваться над окружающими явлениями и постарается объяснить их с точки зрения физики.

        А теперь подведем итоги, выставим оценки. Учащиеся считают свои баллы, затем подводятся итоги.