Цели:
Образовательные:
- Продолжить формирование познавательного интереса к предмету химии и физики и ценностного отношения к живому миру;
- Обсудить значимость воды в природе и в жизни человека, расширить традиционные знания детей о воде.
Развивающие:
- Развитие умений систематизировать, выделять главное и существенное;
- Устанавливать причинно-следственные связи.
Воспитательные:
- Формирование экологической культуры личности.
Оборудование: 2 пластиковых чашки, микроволновая печь, глазная пипетка, пластиковая бутылка емкостью 2 л с крышкой, канцелярские скрепки, кусок марли (15х15 см), стакан, резинка, карандаш, стеклянная банка с крышкой емкостью 1 литр, монетка.
ХОД УРОКА
I. Организационный этап.
Вступление-приветствие, объявление темы урока, постановка цели урока.
II. Подготовка к осознанному восприятию нового материала.
Обобщение знаний учащихся о свойствах и возможностях воды.
А) Роль воды в природе.
О роли воды в природе ярко и точно сказал И.В.Петряков:
“Разве вода – это только жидкость, что налита в стакан?
Океан, покрывающий всю планету, всю нашу чудесную Землю, в которой миллион лет назад зародилась жизнь, - это вода.
Непрерывно меняется облик Земли. На месте, где возвышались горы, расстилаются бескрайние равнины. Их создаёт великий преобразователь природы – вода. Вода. …Удивительная, парадоксальная, загадочная, непостижимая. Не счесть числа эпитетам, которые могли бы в полной мере охарактеризовать это уникальное вещество. Она была и остаётся музой, источником вдохновения не только поэтов, композиторов и художников.
Гимном этому веществу стали строки знаменитого французского писателя Антуана де Сент-Экзюпери: “Вода! У тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаешься, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни. Ты сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь никакими чувствами. С тобою возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились”
Безгранично многообразие жизни. Она всюду на нашей планете. Но жизнь есть только там, где есть вода. Нет живого существа, если нет воды.
Вода входит в состав любого организма. Она содержится во всех частях растений. Вспомним, как много сока в плодах – арбузе, апельсине, лимоне. Этот сок – вода с растворёнными в ней различными веществами. В телах животных вода обычно составляет больше половины массы.
Б) Значимость воды в жизни человека.
Много воды и в теле человека. Как узнать, сколько её в человека организме. Для этого нужно массу тела разделить на 3, а полученное число умножить на 2. Организм постоянно расходует воду и нуждается в её пополнении. Без воды человек может прожить 4-5 дней. Например, человеку в сутки требуется более двух литров воды (часть он выпивает, а часть содержится в пище).
В организмах идёт процесс обновления воды. В кактусах, например, вода полностью обновляется в течение 28 лет, у человека - за 1 месяц, у черепахи – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца.
В) Значимость воды для растений и животных.
Без воды не могут жить растения. Вода доставляет растениям из почвы питательные вещества.
Есть растения и животные, для которых вода является средой обитания. У самого берега водоёма растут влаголюбивые растения – осока, лютик. На небольшой глубине растут камыш, тростник. Их корни и нижние части стеблей погружены в воду, а верхняя часть возвышается над водой. На небольшой глубине растут кувшинки – белая и жёлтая. В водоёмах много разнообразных водорослей.
В воде живут рыбы, моллюски, раки, и многие другие животные.
III. Объяснение нового материала.
Опыт 1.
Твердый как, камень.
Для его проведения необходима дополнительная подготовка: поставьте одну чашку с водой в морозильную камеру не менее чем на 2 дня, чтобы вода наверняка полностью замерзла.
- Чашки с водой и льдом поставьте на стол.
- Спросите у учащихся: “Как вы думаете, что получится, если поставить в микроволновую печь чашку воды и чашку с таким же количеством льда на 2 минуты?” Вероятно, они ответят, что лед растает, а вода нагреется.
- Поставьте обе чашки в микроволновую печь.
- Включите печь на максимальную мощность на 2 минуты.
- Когда они пройдут, достаньте обе чашки из микроволновой печи.
Результат:
Лед останется замерзшим, а вода во второй чашке практически закипит.
Объяснение:
В твердой воде – льду – молекулы воды очень плотно упакованы. Они могут лишь слегка колебаться на месте. В жидкой воде молекулы не только колеблются на месте, но также могут вращаться вокруг своей оси и друг друга. При нагревании воды молекулы становятся еще более подвижными и начинают сталкиваться друг с другом.
В микроволновой печи продукты разогреваются благодаря увеличению скорости вращения и движения молекул. Однако на те молекулы, которые могут лишь слегка колебаться, микроволны действуют слабо. Поэтому, когда лед и вода вместе находятся в микроволновой печи, микроволны увеличивают температуру воды, но почти не оказывают действия на лед.
Если положить в микроволновую печь лед на более длительное время, он растает. Лед начинает таять и превращаться в воду не благодаря микроволнам, а из-за повышения температуры воздуха в камере печки. Так как микроволны действуют на воду, то немногое ее количество, которое успевает получиться изо льда, разогревается и растапливает лед, находящийся рядом. Этот процесс продолжается, и в конце концов весь лед тает.
Именно так используется микроволновая печь для разморозки продуктов. Это происходит при более низкой мощности работы, и, соответственно, температуре. Температура в камере заставляет некоторое количество пищи оттаять и содержащаяся в ней вода становится жидкой. Эта вода нагревается микроволнами и разогревает замороженный продукт. Этот постепенный процесс продолжается, пока вся пища не разморозится. Обычно ее внешние части сильно нагреваются и начинают готовиться, прежде чем она полностью разморозится внутри.
Опыт 2.
Послушный водолаз.
Для его проведения необходима дополнительная подготовка: в заранее подготовленную бутылку с водой опустите пипетку. Нужно добиться, чтобы пипетка не плавала по поверхности, но и не тонула, а плавала стоймя в толще воды. Убедись, что в ней не осталось пузырьков воздуха. Закройте бутылку крышкой.
Предложите одному из учеников сжать бутылку в руке, а потом ослабить давление на бутылку.
Результат:
Когда ты сжимаешь бутылку, пипетка опускается вниз. Когда ты ослабляешь сжатие, она снова всплывает.
Объяснение:
Молекулы, из которых состоит вода, постоянно скользят и вращаются вокруг друг друга. Эти перемещения создают так называемое давление воды. Когда ты сжимаешь бутылку, молекулы сжимаются и оказываются ближе друг к другу. Давление воды внутри бутылки, в том числе и внутри пипетки, возрастает и заставляет сжиматься воздух внутри пипетки. Ты сам можешь увидеть, как поднимается уровень воды в пипетке. Из-за этого уменьшается объем, занимаемый воздухом. Это увеличившееся давление воды делает пипетку с находящейся в ней водой плотнее, чем окружающая вода в бутылке, и поэтому пипетка тонет.
Когда ты отпускаешь бутылку, давление воды внутри нее падает.
Воздух в пипетке возвращается к первоначальному объему. Пипетка становится легче окружающей ее воды и поднимается к поверхности. Это приспособление называется ныряльщиком Декарта в честь францyзcкoгo математика XVI века Рене Декарта.
Опыт 3.
Плавающая скрепка.
Можно ли заставить плавать металлический предмет?
- Налейте в батарейный стакан воды.
- Сделайте из одной скрепки крючок с плоской загнутой частью.
- Объявите: “Всем известно, что металлические скрепки тонут в воде”. Чтобы доказать это, бросьте скрепку в стакан с водой.
- Достаньте скрепку из стакана и высушите ее. Затем объявите, что сейчас сделаете так, чтобы скрепка плавала.
- Положите скрепку на плоский участок крючка, сделанного из другой скрепки. Держи его горизонтально как можно ближе к поверхности воды, но, не касаясь ее.
- Медленно опустите скрепку в воду.
Результат:
Скрепка будет плавать.
Объяснение:
Скрепка может плавать по поверхности воды благодаря особому свойству воды - поверхностному натяжению. Молекулы воды полярны. Положительно заряженный конец одной молекулы притягивается к отрицательно заряженному концу другой. На каждую молекулу со всех сторон действует притяжение других молекул, окружающих ее. Однако самый поверхностный слой молекул воды лишен соседства других молекул сверху, поэтому в этом слое молекулы притягиваются только к молекулам, находящимся под ними и вокруг них. Это притяжение создает на поверхности воды нечто вроде тонкой натянутой пленки. Поверхностного натяжения воды достаточно для того, чтобы выдержать вес скрепки. Если ты хотите, чтобы скрепка поплыла, очень важно опускать ее на воду медленно и строго горизонтально. Если скрепка входит в воду под углом или резко опускается в нее, поверхностная пленка рвется, и скрепка не может удержаться на воде.
Опыт 4.
Непроницаемая ткань.
- Объявите: “У меня есть чудесная односторонняя ткань, которая пропускает воду только в одном направлении”.
- Накройте стакан марлей.
- Закрепите марлю на месте резинкой. Края марли прижмите к стенкам стакана.
- Налейте через марлю полный стакан воды.
- Одной рукой возьмите стакан вместе с марлей, а другой рукой накройте его сверху.
- Переверните стакан вверх дном над миской или формой.
- Медленно уберите руку, закрывающую стакан.
Результат:
Когда вы переворачиваете стакан, из него вначале просачивается небольшое количество воды, но затем она перестает течь совсем. Марля не дает воде вылиться из стакана.
Объяснение:
Этот трюк возможен отчасти из-за поверхностного натяжения - способности молекул на поверхности жидкости сцепляться друг с другом, образуя тонкую пленку. Вода заполняет отверстия в ткани и “запечатывает” их благодаря поверхностному натяжению.
Кроме того, воздух, так же, как и вода, состоит из молекул. В воздухе молекулы все время находятся в движении, создавая постоянное атмосферное давление. Когда ты переворачиваешь стакан, в нем не остается воздуха, поэтому там отсутствует и атмосферное давление. Давление воздуха снаружи стакана на ткань оказывается больше, чем давление воды внутри него. Давление воды на ткань изнутри стакана возникает из-за силы земного притяжения, или гравитации, воздействующей на воду. Притяжение, или гравитация - это сила, с которой объекты притягиваются друг к другу. Она зависит от их массы. Совокупность атмосферного давления на поверхность ткани и силы поверхностного натяжения воды и позволяет ткани удерживать воду.
Опыт 5.
Сломанный карандаш.
Этот опыт основан на свойствах воды и света.
- Наполните стакан примерно на 2/3 водопроводной водой.
- Разместите стакан с водой и карандаш на столе.
- Опустите карандаш вертикально в воду, чтобы его кончик оказался примерно посередине между дном стакана и поверхностью воды.
- Держите карандаш в задней части стакана, дальше от учащихся.
Результат:
Учащимся покажется, что карандаш сломался. С их точки зрения, та часть карандаша, что находится под водой, слегка смешена относительно той части, что находится над водой.
Объяснение:
Такой эффект возникает благодаря рефракции. Свет распространяется по прямой, но, когда луч света переходит из одного прозрачного вещества в другое, его направление меняется. Это и есть рефракция. Когда свет переходит из более плотного вещества, например, воды, в менее плотное, например, воздух, происходит рефракция, или видимое изменение угла падения луча. Свет в веществах разной плотности распространяется с разной скоростью.
Свет, отраженный от карандаша, проходя сквозь воздух, кажется зрителям находящимся в одном месте, а сквозь воду - в другом.
Опыт 6.
Исчезающая монетка.
- Налейте в банку воды и закройте крышку.
- Положите монету на стол.
- Поставьте на монетку банку с водой.
- Если посмотрите сквозь воду сбоку банки, то монеты не увидите.
Результат:
Когда вы ставите на монетку банку с водой, кажется, что монетка исчезла.
Объяснение:
Когда свет переходит из менее плотной среды (например, воздуха), в более плотную (например, воду), на границе этих двух веществ происходит рефракция, или изменение направления лучей света. Переходя из воздуха в воду, свет отклоняется к нормали, линии, проходящей под прямым углом к поверхности. Переходя из воды в воздух, свет отклоняется в противоположном направлении, от нормали.
Этот фокус удается из-за того, что при определенном угле падения света, когда он переходит из более плотной среды (воды) в менее плотную (воздух), происходит не рефракция, а отражение. Отражение – это отбрасывание света от поверхности обратно. Когда видимый образ монетки попадает на стенку банки под слишком большим углом, вместо рефракции возникает отражение, и монетка становится не видна снаружи.
IV. Подведение итогов урока.
V. Домашнее задание.
Список литературы:
- Джим Уиз “Занимательная химия, физика, биология” - М.: АСТ: Астрель; 2007
- Г.В.Дубах, Р.В. Табер “1001 вопрос об океане и 1001 ответ”- Л., Гидрометеоиздат, 1977