Урок физики на тему: "Решение задач различных типов" по теме: "Поверхностное натяжение жидкости"

Разделы: Физика

Цели урока:

  • закрепление знаний и умений по теме “Поверхностное натяжение жидкости” при самостоятельном решении задач;
  • развитие внимания и логического мышления через анализ полученных результатов;
  • психологическая адаптация учащихся при решении задач в группах.

Оборудование:

  • телевизор с видеомагнитофоном;
  • кодоскоп;
  • карточки с заданиями для самоконтроля;
  • карточки с указаниями к экспериментальным заданиям;
  • карточки с расчётными задачами;

Приборы для решения экспериментальных задач:

  • динамометры;
  • капельницы;
  • химические стаканы;
  • полоски бумаги и ткани;
  • термометры;
  • различные жидкости.

Тип урока: Повторительно-обобщающий урок.

Ход урока

I. Организационный момент:

1. Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Демонстрация собственного учебного фильма, состоящего из фрагментов, показывающих:

  1. Движение, водомерки;
  2. Схему водоснабжения растений;
  3. Трактор, боронящий почву;
  4. Горение керосиновой лампы;
  5. Пропитку шпал;
  6. Флотацию;
  7. Удаление пятен.

Учитель: Почему столь разные явления и процессы объединены в один видеофильм? Ответить на этот вопрос мы сможем в конце нашего урока.

II. Актуализация заданий.

Учитель: А сейчас нужно выйти к доске и записать формулу для определения коэффициента поверхностного натяжения, прокомментировав её.

Ученик пишет на доске формулу: где:

– коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,

F – сила поверхностного натяжения, измеряется в Ньютонах,

- длина свободной поверхности жидкости, измеряется в метрах.

Учитель: Нужно выйти к доске, записать формулы для расчёта высоты подъёма жидкости в капилляре.

Ученик записывает формулу, где:

 - коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,

– плотность жидкости, измеряется в КГ/м3 ,

g = 9,8 М/с2 – ускорение свободного падения,

r – радиус капилляра, измеряется в метрах.

2) Через кодоскоп на экран проецируется чертёж:

 

Учитель: Какой чертёж соответствует следующей ситуации?

1. В стеклянный сосуд с несмачивающей его жидкостью опущена стеклянная трубка?

Ученики: Данной ситуации соответствует рисунок №2.

2. В стеклянный сосуд с ртутью опущена стальная трубка?

Ученики: Данной ситуации соответствует рисунок№4.

Учитель: Какой вывод следует из наших рассуждений?

Ученики: Жидкость может смачивать, а может и не смачивать поверхность твёрдого тела.

Учитель: Запишем этот вывод на доске под цифрой I.

3) Через кодоскоп ученик, который получил опережающее задание на дом, демонстрирует следующий опыт:

Все фигуры вырезаны из бумаги, пропитанные парафином, находятся на поверхности воды.

Если в указанном точке прикоснуться мылом, то снаряд “вылетит” из ствола.

Учитель: Объясните увиденное.

Ученики: При соприкосновении мыла с водой, коэффициент поверхностного натяжения с этой стороны снаряда становится меньше, а снаружи остаётся таким же, и под действием силы поверхностного натяжения воды снаряд вытягивается из ствола.

Учитель: Какой вывод из этого следует?

Ученики: Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода вещества.

Учитель: Записываем этот вывод под цифрой II на доске.

III. Самостоятельное решение задач

Класс разбивается на группы (в данном случае ученики, сидящие за одной партой, составляют группу). На каждом столе лежат:

а) карточки с задачами для самоконтроля (2 экземпляра)
б) карточки с указаниями к экспериментальным задачам и соответствующие приборы – для групп решающих экспериментальные задачи (1 экземпляр).
в) карточки с расчётными задачами (1 экземпляр).

Указания к экспериментальной задаче №1.

  1. Из капельницы накапать 200 капель жидкости.
  2. При помощи весов определить массу жидкости.
  3. Определить массу одной капли, m1 = m/N/
  4. По формуле определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости, где радиус капилляра = 0,4мм.
  5. Измерить температуру воды

Указания к экспериментальной задаче №2.

  1. Из капельницы накапать 200 капель жидкости.
  2. При помощи весов определить массу жидкости.
  3. Определить массу одной капли, m1 = m/N/
  4. По формуле определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости, где радиус капилляра = 0,4мм.
  5. Измерить температуру воды

Задача №3.

Из капельницы накапать равные массы сначала холодной воды при температуре 80С, затем горячей воды при температуре 800С.

Как и во сколько раз изменится коэффициент поверхностного натяжения воды, если в I случае образовалось 40, а во втором – 48 капель?

Плотность воды считать одинаковой.

Указания к экспериментальной задаче №4.

  1. Опустить капилляр радиусом r = 0,11 мм в сосуд с водой.
  2. Измерить высоту подъёма воды в капилляре – h.
  3. По формуле вычислить коэффициент поверхностного натяжения, где:
    – плотность воды,
    g = 9,8 М/с2 – ускорение свободного падения.

Указания к экспериментальной задаче №5.

  1. Опустить капилляр радиусом r = 0.25 мм в сосуд с водой.
  2. Измерить высоту подъёма воды в капилляре – h.
  3. По формуле вычислить коэффициент поверхностного натяжения, где:
    – плотность воды,
    g = 9,8 М/с2 – ускорение свободного падения.

Указания к экспериментальной задаче №6.

  1. Опустить полоски промокательной бумаги, и х\б ткани в стакан так, чтобы концы этих полосок только касались поверхности воды.
  2. Как только поднятие воды прекратится, полоски вынуть и измерить высоту подъёма воды.
  3. По формуле: определить диаметр капилляра.
  4. Сделать вывод о диаметре капилляров разных тел.

Задача №7.

Керосин поднялся по капиллярной трубке на 1,5*10-3 м.

Определить радиус трубки, если коэффициент поверхностного натяжения керосина 2*10-3 Н/м, а его плотность 800 КГ/м3 .

Задача № 8.

Определите коэффициент поверхностного натяжения ртути, если при погружении в неё трубки диаметром 0,5*10-3 м.

Ртуть опускается в трубке на 2,5*10-2 м.

Плотность ртути 13600 КГ/м3 .

Указания к экспериментальной задаче № 9.

  1. Медленно выворачивать винт динамометра ДПН до тех пор, пока не разорвётся плёнка жидкости.
  2. Замерить показания динамометра.
  3. По формуле: где l = 50 мм по указаниям на футляре.
  4. Определить коэффициент поверхностного натяжения.

Указания к экспериментальной задаче №10.

  1. Медленно выворачивать винт динамометра ДПН до тех пор, пока не разорвётся плёнка жидкости.
  2. Замерить показания динамометра.
  3. По формуле: где l = 80 мм по указаниям на футляре.
  4. Определить коэффициент поверхностного натяжения.

Задача №11.

Какое усилие необходимо для отрыва тонкого кольца массой 4 г. со средним диаметром 8 см от поверхности глицерина?

Коэффициент поверхностного натяжения глицерина 0,06 Н/м.

Задачи и задания подобраны таким образом, что группы, решающие аналогичные задачи, находились рядом, что позволяет учащимся по результатам заданий сделать выводы о свойствах поверхностного натяжения жидкости.

Расчётные задачи решаются в тетради, и решение выносятся на прозрачную плёнку.

IV.Анализ результатов

К доске выходит 3-я группа и через кодоскоп объясняет решение своей задачи, а учащиеся 1-й и 2-й групп показывают, как они провели эксперимент и представляют результаты.

Один из учащихся делает вывод и записывает его на доске: (III. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости зависит от температуры).

Учитель: Ребята, обратите внимание на карточки с заданиями для самоконтроля.

Задачи для самоконтроля.

  1. Какую массу имеет капля воды, вытекающая из стеклянной трубки диаметром 10-3 м, если считать, что диаметр шейки капли равен диаметру трубки.
  2. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения масла, если при пропускании через пипетку 3,6*10-3 кг масла получено 304 капли. Диаметр шейки пипетки 1,2*10-3м.
  3. С помощью пипетки отмерили 152 капли минерального масла. Их масса оказалась равной 1,82 г. определите диаметр шейки пипетки, если коэффициент поверхностного натяжения минерального масла 3*10-2 Н/м.
  4. В спирт опущена трубка. Диаметр её внутреннего канала равен 5*10-4 м. на какую высоту поднимется спирт в трубке? Плотность спирта 800 КГ/м3.
  5. Керосин поднялся по капиллярной трубке на высоту 15*10-3 м. определите радиус трубки, если коэффициент поверхностного натяжения керосина 24*10 Н/м, а его плотность 800 КГ/м3.
  6. В капиллярной трубке радиусом 0,5*10-3 м жидкость поднялась на 11*10-3 м. определите плотность данной жидкости, если её коэффициент поверхностного натяжения 0,022 Н/м.
  7. Тонкое металлическое кольцо диаметром 15 см соприкасается с водой. Какую силу нужно приложить к кольцу, чтобы оторвать его от воды? Масса кольца 10 г, коэффициент поверхностного натяжения воды принять равным 0,07 Н/м.
  8. Рамка с подвижной перекладиной длиной 10 см затянута мыльной плёнкой. Какую работу надо совершить против сил поверхностного натяжения, чтобы переместить перекладину на 2 см.
  9. К проволочке АВ длиной 3 см прикреплена нить, при помощи которой можно перемещать проволочку, растягивая мыльную плёнку. Каково поверхностное натяжение мыльной воды, если при перемещении проволочки на 2 см была совершена работа 0,5*10-4Дж.

Первые три задачи аналогичны только что решённым.

Дома, каждый из вас выберет одну из предложенных задач и решит её.

Учитель анализирует результат первых 3-х групп и выставляет оценки.

Таким образом отчитываются 4,5,6,7 и 8 группы, формулируют вывод и записывают его на доске. (IV. Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра. Чем больше диаметр, тем меньше высота подъема жидкости в капилляре).

Учитель: Ребята, в задачах для самоконтроля подобные задачи с 4 по 6. Дома выберите одну из представленных задач и решите её.

Учитель комментирует результат работы групп и выставляет оценки.

9,10,11 группа отчитываются и формулируют вывод с записью его на доске. (V. Сила поверхностного h поверхности жидкости. Чем больше длина свободной поверхности жидкости, тем больше сила поверхностного натяжения).

Учитель: Ребята, в заданиях для самоконтроля задачи с 7 по 9 подобны данным. Дома необходимо решить одну из этих задач. Таким образом вам дома необходимо выбрать по вашим силам 3 задачи на разные свойства поверхностного слоя жидкости и решить их. Карточки с задачами для самоконтроля вы берёте домой.

Учитель комментирует результаты работы последних групп и выставляет оценки.

Учитель: В результате нашей совместной работы получился опорный сигнал по свойствам поверхностного слоя жидкости. Запишите его в тетрадь.

I. Жидкость может смачивать и не смачивать твёрдое тело.
II. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости.
III. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры .
IV. Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра.
V. Сила поверхностного натяжения зависит от длины свободной поверхности жидкости.

Учитель: А теперь давайте внимательно посмотрим фильм, который мы смотрели в начале урока и соотнесём фрагменты с пунктами нашего опорного сигнала.

Ученики:

Первый и шестой фрагменты – смачивание и не смачивание жидкости.

Второй, третий и четвёртый – зависимость высоты подъёма жидкости от диаметра капилляра.

Пятый – зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры.

Седьмой - зависимость коэффициента поверхностного натяжения от рода вещества.

Учитель: Так почему такие разные явления объединены в один видеоряд?

Ученики: Потому, что во всех этих явлениях проявляются свойства свободной поверхности жидкости.

Учитель: Итогом нашего урока является опорный сигнал, который мы составили из выводов к вашим заданиям. Все вы ответственно отнеслись к решению индивидуальных заданий, поэтому у нас отличный результат коллективного труда.

Благодарю вас за урок!