Конспект урока 10 класс по теме «Капиллярные явления» с применением открытого задания, формирующего технологическую культуру учащихся.

Конспект урока 10 класс по теме «Капиллярные явления» с применением открытого задания, формирующего технологическую культуру учащихся.

Цель урока: сформировать понятие капиллярных явлений, смачивания и несмачивания в природе, применение в жизни.

Задачи урока:

– формирование  представлений  у  учащихся о явлении смачивания и несмачивания.                                  

– используя метод сравнения, изучить явления смачивания и несмачивания, научить формулировать выводы по изученному материалу.

– рассказывая о капиллярности, подчеркнуть какое большое значение имеет это явление в природе и технике.                 

Содержание урока

1. Организационный момент (1 мин)

2. Актуализация знаний (10 мин)

3. Изучение нового материала (20 мин)

4. Закрепление, открытое задание (10 мин)

5. Домашнее задание (2 мин)

6. Итоги урока, рефлексия. (2 мин)

Оргмомент

Приветствие, готовность к уроку.

Актуализация знаний

а) что такое поверхностное натяжение и какие факторы подтверждают его наличие?

б) причины возникновения поверхностного натяжения;

в) что называется коэффициентом поверхностного натяжения и от каких факторов он зависит?                               

г) Решить задачу: Рамка,  охватывающая  поверхность в  40 см²,  затянута мыльной  пленкой.  Как изменится энергия пленки при сокращении ее площади вдвое. Температура постоянна.

Ученики  отвечают на заданные вопросы и решают задачу.

Изучение нового материала.

Вспомним предыдущий урок, на котором мы рассматривали поверхностное натяжение жидкости. При этом мы говорили, что взаимодействием молекул жидкости, которые находятся в приповерхностном слое, с молекулами газа можно пренебречь, потому что концентрация молекул газа очень мала по сравнению с концентрацией молекул в жидкости.

Если жидкость граничит не с газом, а с твёрдым телом, взаимодействием молекул жидкости с молекулами твердого тела пренебрегать, конечно же, нельзя. 

Более того, в некоторых случаях силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела оказываются большими, чем силы притяжения между молекулами самой жидкости. В этом случае говорят, что жидкость смачивает твердое тело (Рис. 1).

Рис. 1. Жидкость смачивает поверхность

Если же силы притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения молекул твердого тела и молекул жидкости, то говорят, что жидкость не смачивает поверхность твердого тела (Рис. 2).

Рис. 2. Жидкость не смачивает поверхность

Примером того, что жидкость смачивает поверхность, может служить то, как вода ведет себя на чистом стекле. Примером того, как поверхность не смачивается жидкостью, может служить то, как вода ведет себя на стекле, покрытом копотью или стеарином.

Краевой угол  образуется плоской поверхностью твердого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, где граничит твердое тело, жидкость и газ (угол  на Рис. 4). Причем, внутри краевого угла всегда находится жидкость. Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для несмачивающих – тупой. 

Рис. 4. Определение краевого угла

Для того чтобы действие силы тяжести не искажало краевой угол, каплю нужно брать как можно меньше.

Обратим внимание на то, что поскольку краевой угол сохраняется не только для горизонтального, но и для вертикального расположения твердого тела, можно сделать вывод, что смачивающая жидкость у краев сосуда будет немного приподыматься (Рис. 5а), а несмачивающая жидкость – наоборот, немного опускаться (Рис. 5б).

Рис. 5. Смачивающая и несмачивающая жидкость в сосуде

Обратите внимание на границу соприкосновения жидкости и стенок сосуда (Рис. 6). Поверхность жидкости становится изогнутой. Такая изогнутая поверхность жидкости называется мениском (от греческого μηνισκος – серп луны). В смачивающих жидкостях жидкости имеют вогнутый мениск, а в несмачивающих – выпуклый (Рис. 5).

Рис. 6. Граница соприкосновения жидкости и стенок сосуда

Действие поверхностного натяжения и эффектов смачивания наглядно проявляется в так называемых капиллярных явлениях (движении жидкости по тонким трубкам). Обратите внимание на то, как распределяется жидкость в сообщающихся сосудах различной толщины (Рис. 7). Из курса физики 7-го класса вы должны помнить, что в сообщающихся сосудах жидкость должна находиться на одинаковом уровне, однако, как вы видите на иллюстрации, в тонких сосудах жидкость поднимается выше. Давайте разберемся в причинах такого поведения.

Рис. 7. Сообщающиеся сосуды различной толщины

Для начала заметим, что смачивающая жидкость будет подниматься по капилляру, а несмачивающая – опускаться. Известно, что в случаях полного смачивания или несмачивания мениск в узких трубках представляет собой полусферу, радиус которой равен радиусу канала трубки. Вдоль границы поверхности жидкости, имеющей форму окружности, на жидкость со стороны стенок трубки действует сила поверхностного натяжения, направленная вверх в случае смачивающей жидкости, и вниз в случае несмачивающей. Эта сила заставляет жидкость подниматься (или опускаться) в узкой трубке.

Закрепление, открытое задание

Полив комнатных растений во время отпуска – простые решения

1. Продукт: способы обеспечения растений водой

2. Групповая деятельность

3. Самый надежный и привычный способ сохранить растения, когда вы в отъезде, – найти того, кто будет их в это время поливать. Но есть и другие возможности уберечь растения, пока вы в отпуске или командировке.

Главное, что потребуется растениям в ваше отсутствие – вода. 

1. Предложите способы обеспечения растений водой без помощи человека, используя капиллярные явления и свойства сообщающихся сосудов.

2. Ответ представьте в виде текста, рисунка или демонстрации.

3. Оцениваются: при­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное решение проблемы, доступность способа, оригинальность.

4. Ответы

1. Растения следует хорошо полить, методом погружения корневого кома. 

1. Поставить растения в один большой поддон). На дно поддона нужно насыпать толстый слой влажного керамзита 

1. Другой всем известный и наиболее распространенный среди любителей способ пассивного полива комнатных растений – "подключить" растения к емкости с водой посредством импровизированных фитилей. Это могут быть веревочки, шнурки, шерстяные нити разного диаметра, скрученные бинты и так далее. Один конец фитиля надо опустить в емкость с водой (например, таз), а другой – пристроить в горшок (для надежности его надо будет закрепить, например, колышком). Вода будет поступать к цветам за счет разности капиллярных давлений.

Домашнее задание

П 53, упр. 36,

Итоги урока, рефлексия.

Учитель проводит краткий опрос по итогам урока:

- В чем заключаются явления смачивания и несмачивания?

-Что такое капилляр?

- Как установится в капилляре жидкость, которая смачивает (не смачивает) стенки сосуда?

- Где встречаемся с этими явлениями?