10-й класс. (Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев – 4 часа в неделю)
Задачи урока:
- Обучающая – формирование знаний и умений учащихся по восприятию научной лексики на английском зыке, умение работать с научной и технической терминологией со словарем и без него, формирование знаний и умений учащихся по использованию законов электролиза и их техническому применению; объединение знаний по английскому языку и физике.
- Воспитывающая – овладение умением аккуратно работать со словарями, лабораторным оборудованием, вести записи в тетради.
- Развивающая – развитие обобщенных знаний и целостного представления о физических явлениях; об использовании полученных на уроках знаний при интегрированном подходе к изучению различных предметов.
Оборудование:
- портреты Г.Дэви и М Фарадея,
- кодоскоп с пленками,
- индивидуальные карточки-задания,
- набор карточек с техническими терминами на английском языке,
- англо-русские словари,
- прибор по электролизу,
- катушка с сердечником,
- весы с разновесами и гирями, амперметры.
Ход урока
1. Подготовка учащихся к началу работы
Учителя физики и английского языка приветствуют учащихся, произносят вступительное слово о целях и задачах урока.
2. Актуализация имеющихся знаний
2.1. Работа на английском языке с научной лексикой по индивидуальным карточкам. Карточки содержат текст на русском языке интернационального характера о научных открытиях. Например:
а) В 1820 году датский ученый Х.Эратея открыл действие электрического тока на магнитную стрелку.
б) Продолжая его исследования, французский физик и математик Ампер открывает механическое взаимодействие электрических токов и устанавливает количественные соотношения для определения силы этого взаимодействия.
И так далее. Карточки раздаются с использованием дифференцированного подхода к образовательному уровню учащихся и с привлечением к работе всего класса. В результате прочтения всех карточек с начала на русском, а затем на английском языках перед учащимися предстает история разнообразных открытий, сделанных учеными в XIX веке. Учащиеся должны перевести предложения, не используя при этом словарь.
2.2. Работа с карточками, на которых написаны предложения на английском языке, включающие научную и техническую терминологию.
А)Electrolytes are compounds which when fused or dissolved in certain solvents, generally water, conduct an electric current.
В)All acids, bases and salts are electrolytes.
Карточки выдаются с порядковыми номерами, с использованием дифферен-цированного подхода к образовательному уровню учащихся и с привлечением в работе всего класса. Учащиеся должны перевести предложения с использованием англо-русского словаря, и прочитать их в порядке указанных номеров сначала на английском языке, а затем на русском.
2.3. Работа с использованием научно- технических текстов учебника на английском языке.
Этот этап урока проводится в форме беседы на английском языке о жизни и научной деятельности английского физика и химика Г.Дэви, в лаборатории которого М.Фарадей начинал свою научную деятельность, о становлении его как известного всему миру ученого.
Учащимся предлагается в ходе беседы устно и письменно ответить на вопросы по-английски. Затем беседа плавно переходит в подготовленные заранее на английском языке краткие сообщения учащихся о некоторых открытиях, сделанных М.Фарадеем:
- осуществление вращения проводника с током вокруг магнита, т.е. создание прообраза электрического двигателя;
- открытие явления возникновения электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего контур этого проводника, называемое явлением электромагнитной индукции;
- обнаружение явлений диа- и парамагнетизма;
- открытие законов электролиза.
При проведении данной части урока, учитель английского языка на специальном стенде (или просто доске), вывешивает наиболее часто употребляемые при работе слова и выражения с переводом. Например:like magnetic poles – одноимённые магнитные полюса;when the current ceases to flow – когда прекращается прохождение тока и т.д.
2.4. Следующий этап урока ведет учитель физики в форме диалога с учащимися класса:
Учитель – Обсуждая тексты на английском языке, всем довольно часто встречалось понятие “электролиз”. Давайте вспомним, что это такое и дадим определение этому понятию.
Ученик – Процесс выделения на электродах веществ, связанный с окислительно-восстановительными реакциями, называется электролизом.
Это химический процесс, который протекает в растворе или расплаве электролита при прохождении по нему электрического тока.
Учитель – А что такое электролит?
Ученик – Водные растворы (расплавы) солей кислот, щелочей, которые обеспечивают при прохождении электрического тока движение ионов, что сопровождается химическими реакциями.
3. Изучение нового материала.
Учитель – Рассмотрим на опыте с водным раствором медного купороса, как это происходит. Напишите уравнение диссоциации CuSO4
Ученик – CuSO4 —> Cu2+ + SO42- – первичный процесс.
2 SO42- + 2Н2О = 2Н2SO4 + О2 – вторичный процесс.
Учитель – Что произошло в результате диссоциации?
Ученик – В результате диссоциации уменьшается количество воды в растворе, и увеличивается количество серной кислоты.
Учитель – А что ещё изменилось? Фронтальный эксперимент: для того, чтобы это определить, соберем установку для проведения электролиза медного купороса, предварительно взвесив катод на весах, которые имеются на каждой парте. Включим ток и подождем окончания данного процесса. (В то время, когда учащиеся собирают установку - учитель раздаёт карточки с использованием дифференцированного подхода к образовательному уровню учащихся по физике). Пока идёт процесс, рассмотрим и запишем уравнение диссоциации, представленное на выданной карточке. Например…….
Ученик –
NaCl —> Na+ + Cl- первичный процесс
2Na + 2H2O = 2NaOH + Cl- вторичный процесс.
Водород при этом можно собрать.
Учитель – Итак, установка работала в течение 5 минут, силу тока определили по амперметру, она равна 1,2А. Посмотрим, что изменилось?
Ученик – Один из электродов, который называется катод, изменил свой цвет – стал красновато-бурым.
Ученик – Если это выделившаяся медь, то должна измениться масса катода. Это можно определить, взвесив его на весах. Мы это знаем из курса химии.
Учитель – Давайте взвесим и определим правильность ваших ранее полученных знаний (все взвешивают катод для определения его массы).
Ученик – Масса катода изменилась – она увеличилась на n мг.
Учитель – За счет чего могла увеличиться масса катода?
Ученик – За счет массы ионов меди, которые при взаимодействии с катодом, осаждаются на нём.
Учитель – Значит, чем больше времени будет включена установка, тем больше ионов меди достигнет катода и осядет на нём. Проверим это на опыте…
Ученик – При повторном взвешивании масса электрода возросла ещё…
Учитель - Какой вывод делаем из эксперимента?
Ученик – Масса вещества, выделившегося на катоде, зависит от времени, в течение которого электрический ток проходит по электрической цепи (m ~ t).
Учитель – А ещё от чего может зависеть масса выделившейся на катоде меди?
Ученик – От параметров электрической цепи, например, от силы тока, потому что именно она характеризует величину электрического заряда, перенесенного через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Учитель – Поставим данный опыт, проверим догадку вашего товарища, изменив значение силы тока в цепи при помощи реостата.
Ученик – Масса выделившейся на катоде меди возросла. Значит, масса выделившегося на катоде вещества, зависит от силы тока в цепи, а при построении графика на основе полученных данных, можно определить, что она пропорциональна силе тока в цепи (m ~ I).
Учитель – Объединим два фактора вместе и запишем формулу, учитывая, что масса выделившегося на катоде вещества будет зависеть от природы данного вещества.
m ~ t
m ~ I => m = k I t ,
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы вещества и называемый электрохимическим эквивалентом.
Смысл этого эквивалента таков, что он определяется отношением массы иона к его заряду.
Зависимость, которую мы установили экспериментально, называется законом электролиза
Фарадея. Масса вещества, выделившегося на электроде за время t при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени, в течение которого ток идёт по цепи.
А теперь, используя наши молекулярные и зарядовые представления, выведем эту формулу теоретически.
m = moi · N oi ,
где moi – масса одного иона;
Noi – число ионов, дошедших до катода.
moi = M / NA , где M - молярная масса;
NA- число Авогадро.
Noi = q / qoi , где q - заряд, прошедший через электролит;
qoi - заряд одного иона.
q = It , где е - модуль элементарного заряда;
qoi = еn n - валентность, используемого химического элемента.
Подставим, выраженные в формулах величины из одной формулы в другую. Получаем m = M I t / NA e n. Введём обозначение k = M / NA e m , что убеждает, что коэффициент пропорциональности зависит от природы вещества.
Используя данную формулу, в 1874 году было впервые получено значение элементарного электрического заряда, которое было равно e = 1,6 · 10–19Кл. Но данный закон используется не только для этого, поэтому, давайте заслушаем сообщения о практическом использовании электролиза.
Темы выступлений: “Электрометаллургия”, “Гальваностегия”.
Во время выступления и диалога учащихся с учителем физики в их беседу постоянно вступает учитель английского языка, который наиболее часто употребляемые слова научной и технической лексики произносит на английском языке и вывешивает на доске их вместе с переводом.
4. Подведение итогов.
Учитель английского языка – вы кратко познакомились с жизнью и деятельностью двух великих учёных Г.Дэви и М. Фарадея, научились пользоваться научно-технической терминологией на английском языке, развили навыки пользования словарями, содержащими технические термины.
Учитель физики - вы расширили свой научно-технический кругозор, изучили электролиза, открытого М.Фарадеем и его практическое применение; увидели, какая существует тесная взаимосвязь между физическими и химическими знаниями, а также с возможностями их расширить, имея глубокие знания иностранного языка.