Цель: познакомить учащихся со свойствами поверхностного слоя жидкости, сформировать понятие о коэффициенте поверхностного натяжения, совершенствовать навыки учащихся проводить эксперименты, наблюдать явления и делать выводы.
Необходимое оборудование: компьютер, медиапроектор, веб-камера, сосуд, заполненный растительным маслом и пузырек, содержащий смесь воды и одеколона в равных пропорциях, пипетка.
На каждой парте находятся стаканы, заполненные чистой водой, скрепки, стаканы, заполненные мыльным раствором, полоска фильтровальной бумаги, пипетка или стеклянная трубка, проволочное кольцо небольшого диаметра, указания для проведения экспериментов.
Предварительная подготовка: за неделю до урока группа учащихся
(2 человека) получает задание: изучить материал по теме “Опыт Плато”, подготовить демонстрацию опыта и ее объяснение.
Ход урока
I. Организационный момент.
Проверка готовности класса к уроку.
II. Актуализация знаний.
Учащиеся устно отвечают на вопросы учителя:
- Как называется процесс перехода из газообразного состояния вещества в жидкое?
- Какое название носит обратный процесс?
- От каких факторов зависит скорость испарения жидкости?
- Какой пар называют насыщенным?[1]
- Почему давление насыщенного пара не зависит от объема?
- Сформулируйте определение процесса кипения.
- Почему температура остается постоянной в процессе кипения?
- Как температура кипения зависит от давления воздуха над жидкостью?
- Перечислите известные вам свойства жидкостей. Как можно объяснить эти свойства с точки зрения молекулярного строения жидкости?
III. Изучение новой темы новой темы.
Учитель: На прошлом уроке мы уже говорили, что в жидкости, в отличие от газа, молекулы находятся близко друг к другу и при этом интенсивно взаимодействуют между собой. Именно поэтому жидкость может занимать только часть сосуда, все остальное пространство занимает газ или пар. На границе с газом (паром) жидкость образует свободную поверхность. Я прошу вас обратить внимание на экран и попытаться объяснить наблюдаемое явление (демонстрация видеоролика, представленного на слайде № 3 из документа Презентация.ppt).
Ответы учащихся
Учитель: Сразу дать правильное и исчерпывающее объяснение опыта практически невозможно. Продвинуться к цели вам помогут эксперименты. У вас на столах стоит оборудование и инструкции, необходимые для проведения экспериментов. (Приложение 1). Проведите описанные опыты, результаты наблюдений и выводы запишите в тетрадь.
Учащиеся делятся своими наблюдениями, обсуждают результаты экспериментов.
Учитель: Молекулы внутри жидкости со всех сторон окружены соседями. Результирующая сила притяжения, действующая на такую молекулу со стороны соседей равна нулю. (Слайд № 4). Молекулы поверхностного слоя жидкости притягиваются только молекулами внутренних слоев. Результирующая сила притяжения направлена внутрь жидкости. Под действием результирующей силы притяжения молекулы поверхностного слоя втягиваются в жидкость.
Молекулы поверхностного слоя при этом оказывают молекулярное давление на жидкость, стягивая ее поверхность к минимуму. Этот эффект называют поверхностным натяжением.
Молекулы на поверхности жидкости за счет притяжения к молекулам внутренних ее слоев обладают дополнительной потенциальной энергией, которую называют поверхностной энергией. Чем больше площадь поверхности жидкости, тем больше поверхностная энергия.
Епов= 
S,
– коэффициент
поверхностного натяжения, характеризующий
энергию молекул на единице площади поверхности
жидкости.
В тетрадях по ходу урока делаются соответствующие записи.
Учитель: Давайте еще раз обратимся к результатам эксперимента №2 с мыльной пленкой. Как только мы перестаем воздействовать на пленку, она тут же сокращается до минимума и мыльный пузырь, уже готовый оторваться от каркаса тут же исчезает. Вдоль поверхности жидкости действует сила, называемая силой поверхностного натяжения, которая сокращает площадь поверхности пленки до минимума. Эта сила пропорциональна длине границы поверхностного слоя.
Fпов= l,
– коэффициент
поверхностного натяжения, характеризующий силу
поверхностного натяжения, действующую на
единицу длины границы поверхности.
Перед вами таблица, в которой указаны значения коэффициента поверхностного натяжения для некоторых веществ[2] (Слайд № 5). Вот теперь, с помощью этой таблицы и опираясь на знания, полученные на сегодняшнем уроке, вы можете правильно объяснить явления, наблюдаемые во время проведения эксперимента № 1.
Учащиеся объясняют результат эксперимента №1.
Учитель: В 1843 году бельгийский физик Плато произвел опыт, который наглядно показал, что у жидкости (случае, когда сила тяжести компенсирована силой Архимеда) все-таки есть собственная форма.
Учащиеся, получившие задание по теме “Опыт Плато” выходят к демонстрационному столу и проводят демонстрацию опыта Плато в миниатюрном виде, объясняя свои действия и результаты опыта. Если есть веб-камера, то опыт транслируется на экран, если нет, то на экране демонстрируется слайд № 6 .
IV. Закрепление материала.
Учащиеся отвечают на вопросы:
Для получения свинцовой дроби расплавленный свинец сквозь узкое отверстие льют с некоторой высоты. Во время падения свинец принимает форму шариков. Почему?
У какой воды больше поверхностное натяжение: у чистой или у мыльной? Почему мыльная вода дает такие прочные пузыри, каких из чистой воды получить нельзя?
Почему расплавленный жир плавает на поверхности воды в виде кружков? [5]
На одном конце соломинки выдули мыльный пузырь и поднесли другой ее конец к пламени свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону? [3]
Снова обратимся к видеоролику, с которого мы начинали сегодняшний урок (слайде № 3). Посмотрите его еще раз и объясните наблюдаемое явление на основании знаний, полученных на сегодняшнем уроке.
V. Подведение итогов урока.
Учитель: На сегодняшнем уроке мы с вами узнали о свойствах поверхности жидкости, выяснили, какую силу называют силой поверхностного натяжения и теперь с позиций полученных знаний, вы можете объяснить широкий круг явлений.
Сообщается домашнее задание. Учащиеся, наиболее активно проявившие себя в процессе урока, получают оценки. Кроме того, оцениваются ребята, демонстрировавшие и объяснявшие опыт Плато. Все оценки сопровождаются комментариями
Литература.
- Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика (базовый и профильный уровни) 10 класс.- М.: Просвещение, 2007;
- Касьянов В.А. Физика (профильный уровень) 10 класс- М.: Дрофа, 2010;
- Физика. Задачник. 10-11 кл.: пособие для общеобразоват. Учреждений/А.П. Рымкевич.- М.: Дрофа,2007;
- Рабиза Ф.В. Опыты без приборов: Научно-популярная лит-ра.- М.: Дет. Лит., 1988
- Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе, пособие для учителей.- М., “Просвещение”, 1972