Методическая разработка урока-лабораторной работы по физикеИзучение сил поверхностного натяжения

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(ГБПОУ МТК)

Методическая разработка урока

лабораторная работа

«Изучение сил поверхностного натяжения»

Автор: Мокрова Ирина

Иннокентьевна

г.Москва

2015

Тема урока: «Изучение сил поверхностного натяжения».

Цель урока : сформировать умения наблюдать физические явления, объяснять их с научной точки зрения, анализировать, делать выводы, устанавливать связи и зависимости между физическими величинами, рассчитывать коэффициент поверхностного натяжения.

Обучающие цели:

Обнаружить опытным путем наличие сил поверхностного натяжения, научиться сравнивать силы поверхностного натяжения различных жидкостей, изучить явление смачивания и несмачивания, научиться определять краевой угол в случаях смачивания и несмачивания жидкости. Определить экспериментальным путем коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Развивающие цели:

Развивать умения и навыки проведения физического эксперимента;

Способствовать развитию речи студентов через умение выступать публично;

Способствовать формированию и развитию познавательного интереса студентов к дисциплине;

Развивать организаторские способности, навыки творческого подхода к решению проблемных задач, совместной деятельности;

Продолжить работу по развитию навыков анализа решения проблем и аргументированному изложению собственной точки зрения.

Воспитывающие цели:

Способствовать формированию устойчивого стремления к получению знаний и понимания высокой их практической значимости в дальнейшей профессиональной деятельности;

Формировать ценностно-эмоциональное отношение к коллективной мыследеятельности, уважительное отношение к противоположной точке зрения;

Воспитывать аккуратность, умения и навыки рационального использования своего времени, планирования своей деятельности.

Урок направлен на формирование следующих профессиональных и общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием.

ПК 4.2. Организовывать обучение безопасным методам труда, правилам технической эксплуатации оборудования, техники безопасности.

Методы организации и осуществления учебной деятельности:

1. Наглядные, практические, проблемные;

2. Методы работы малыми группами;

3. Методы проблемно-развивающего обучения;

4. Методы формирования интереса : создание ситуации успеха.

Приборы и материалы: стаканы с холодной водой, мыльный раствор, спирт, кусочек сахара, кусочек мыла, пипетка, тальк, свеча, стеклянная пластина, медная проволока, нить, весы.

Структура и содержание занятия

1. Организационный момент: приветствие, проверка готовности аудитории, отметка отсутствующих студентов.

2. Мотивация деятельности студентов. Постановка цели, проблемных задач , коллективное обсуждение задач лабораторной работы .

3. Актуализация знаний

Беседа по вопросам:

• Что называется силой?

• В каких единицах измеряется сила?

• Назовите силы, которые вы умеете измерять?

• Какова причина возникновения сил поверхностного натяжения?

• Приведите примеры проявления сил поверхностного натяжения в природе, быту, технике.

• Что называется коэффициентом поверхностного натяжения?

• Назовите единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.

Сообщения учащихся по темам:

• От каких факторов зависит коэффициент поверхностного натяжения?

• Физика мыльного пузыря.

• Сила поверхностного натяжения как движущая сила в капиллярах.

4 .Постановка целей и задач лабораторной работы. Объяснение условий работы в группе. Обеспечение обучающихся лабораторным оборудованием.

Обучающиеся организуют работу в малых группах. Выбирают уровень выполнения работы(репродуктивный, частично-поисковый, поисковый), отвечают на контрольные вопросы, проводят необходимые опыты. Преподаватель координирует деятельность малых групп: выполняет роль консультанта, оказывает помощь в поиске ресурсов для решения экспериментальных задач, контролирует соблюдение сроков подготовки группы к публичной защите работ.

В ходе работы студенты овладевают различными способами наблюдения сил поверхностного натяжения, учатся выражать свое собственное мнение на основе осмысления различного опыта, идей, представлений, проб и ошибок, учатся строить умозаключения и логические цепи доказательств, выражать свое собственное мнение, работать в коллективе, уважать мнение других, быть корректными по отношению к окружающим.

Контрольные вопросы:

1.Какую форму принимает капля жидкости под действием сил поверхностного натяжения?

2.Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как листья других растений роса покрывает тонким слоем?

3.Почему острые края стекла при нагревании до плавления становятся закругленными?

4.Как объяснить происхождение народной поговорки: «Как с гуся вода»?

5.При каких условиях возникает явление смачивания и несмачивания ?

6.Какой угол называется краевым?

7.От чего зависти уровень поднятия жидкости в капиллярах

8. Приведите примеры практического использования сил поверхностного натяжения.

Ход выполнения работы:

Наблюдение действия сил поверхностного натяжения (репродуктивный уровень)

1.Для обнаружения сил поверхностного натяжения проведите следующий эксперимент: Изготовьте из медной проволоки кольцо диаметром 2 см, укрепите на нем нить, как показано на рис 1.

рис.1.

Опустите кольцо в мыльный раствор так, чтобы оно было полностью затянуто мыльной плёнкой. Проколите мыльную плёнку острым предметом с одной стороны нити, наблюдайте за поведением нити. Повторите опыт, проколов пленку с другой стороны нити. Сделайте рисунок к опыту №1, укажите направление действия сил поверхностного натяжения.

Укрепите на кольце тонкую нить с небольшой петелькой в средней части. Опустите кольцо в мыльный раствор, проколите пленку внутри петельки, объясните, почему петелька принимает форму окружности?

2. Возьмите стакан с холодной водой, насыпьте тальк по поверхности воды очень тонким ровным слоем. Капните с помощью пипетки на середину поверхности каплю спирта. Наблюдайте за поведением частиц талька. Выполните рисунок, на котором укажите направление сил поверхностного натяжения воды и спирта, сравните эти силы, пользуясь таблицей 1 и результатами эксперимента.

Таблица 1.Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей.Вещество

Поверхностное натяжение 10^-3 Н/м

Азотная кислота 70%

59,4

Анилин

42,9

Ацетон

23,7

Бензол

29,0

Вода

72,8

Глицерин

59,4

Нефть

26

Ртуть

465

Серная кислота 85%

57,4

Спирт этиловый

22,8

Раствор мыла (в)

40

Эфир этиловый

16,9

3.Налейте в стакан чистую воду. Поместите в центр поверхности две спички на небольшом расстоянии друг от друга. Коснитесь кусочком мыла поверхности воды между плавающими спичками. Объясните наблюдаемое явление. На рисунке укажите направление действия сил поверхностного натяжения обычной и мыльной воды. Сравните эти силы, пользуясь таблицей 1.

4.Прикрепите к чувствительному динамометру медную проволоку особой формы (рис 2). Запишите показания динамометра (вес проволоки).

Рис .2.

Опустите проволоку в сосуд с мыльным раствором, и медленно поднимайте динамометр. Вместе с проволокой будет подниматься мыльная пленка. Показания динамометра увеличиваются и достигают максимального значения в момента разрыва мыльной пленки. Запишите показания динамометра в момент отрыва проволоки от мыльного раствора. Сила поверхностного натяжения рассчитывается по формуле , где l - длина проволоки, σ- коэффициент поверхностного натяжения (сила поверхностного натяжения действует со стороны двух поверхностей мыльной пленки).

Заполните таблицу 2.Вес проволоки Р(Н)

Показания динамометра в момент отрыва,F(Н)

Сила поверхностного натяжения Fп.н(Н)

Длина проволоки L(м)

Коэффициент поверхностного натяжения σ(н/м)

Вычислите коэффициент поверхностного натяжения по формуле:

Результаты вычислений занесите в таблицу 2.

5. На стеклянную пластинку нанесите каплю воды. Поднимите пластинку до уровня глаз и определите приблизительную величину краевого угла. Смачивает ли вода стекло? Сделайте пояснительный рисунок, на котором отразите приблизительное значение краевого угла.

6. Зажгите свечу и нанесите на стекло небольшой тонкий слой парафина. На охлажденную твердую поверхность парафина нанесите каплю воды и определите величину краевого угла. Смачивает ли вода парафин? Сделайте пояснительный рисунок, на котором отразите приблизительное значение краевого угла.

7. Сдайте лабораторное оборудование и приведите рабочий стол в порядок.

Дополнительное задание№1 (частично-поискового уровня)

Приборы и материалы: Линейка измерительная, весы, разновесы, пипетка, стакан химический, стакан с чистой водой, штангенциркуль или микрометр .

Пояснения к выполнению работы частично- поискового характера:1.Для определения поверхностного натяжения воды взвешивают капли, отрывающиеся от капилляра пипетки. На каплю, висящую на конце узкой трубочки, действуют две силы: сила тяжести mg , направленная вертикально вниз, и сила поверхностного натяжения жидкости F , распределенная вдоль границы жидкости с краем трубки и направленная перпендикулярно этой границе. Сила поверхностного натяжения, действующая на каплю можно принять равной F =σ l , где l - длина границы жидкости с отверстием пипетки. Принимая, что l=πd, где d - внутренний диаметр внутренний диаметр трубочки, получаем: σπd=mg(1)

2.Используя предложенное оборудование, предложите способ определения массы одной капли воды, учитывая, что массу одной капли воды измерить точно с помощью обычных лабораторных весов невозможно. Важным является процесс формирования отдельной капли. Капля должна оторваться при очень медленном поступлении жидкости.

3.Пользуясь формулой(1), рассчитайте коэффициент поверхностного натяжения воды.

4.Напишите отчет в виде таблицы, в которой представьте измеряемые физические величины и величины, которые можно определить с помощью формул. Коротко опишите последовательность выполнения эксперимента.

5. Сделайте вывод о проделанной работе

Дополнительное задание№2 (поисковый уровень)

Пояснения к выполнению лабораторной работы поискового характера.

1.Предложите способы исследования зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры, плотности жидкости на основе теории о капиллярных явлениях.

2.Какое оборудование необходимо для решения выбранной вами задачи.

3.Самостоятельно подберите необходимое оборудование.

4.Составьте план выполнения лабораторной работы и покажите его преподавателю.

5. Выполните лабораторную работу по разработанному плану.

6. Отчет может быть представлен в виде описания полученных результатов и таблицы, в которую должны войти физические величины, измеренные в ходе эксперимента и физические величины вычисленные в процессе проверки того или иного газового закона и графики проверенных в ходе выполнения данной работы зависимостей.

5. Выборочный отчет малых групп.

6. Рефлексия урока. Преподаватель учащимся предлагает ответить на

следующие вопросы:

1. Что вы узнали для себя нового?

2. Понравилась ли вам лабораторная работа?

3. Какие знания и умения Вами могут быть использованы в будущей профессиональной деятельности?

Литература и интернет-источники:

1. interneturok.ru</</p>

2. Сикритов А.Н. Нижнетагильский государственный педагогический институт.

3. www.studfiles.ru/