"Поверхностное натяжение жидкости" 10 класс

Урок физики в 10 классе Учитель Попов Александр Михайлович
Тема: «Решение задач различных типов по теме
«Поверхностное натяжение жидкости»
Цель 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.
1)
Учитель: А сейчас нужно выйти к доске и записать формулу для определения
коэффициента поверхностного натяжения, прокомментировав её.
Ученик пишет на доске формулу: σ = F / l ,
где σ – коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,
F – сила поверхностного натяжения, измеряется в Ньютонах,
l - длина свободной поверхности жидкости, измеряется в метрах.
Учитель: Нужно выйти к доске, записать формулы для расчёта высоты подъёма
жидкости в капилляре.
Ученик записывает формулу h = 2 σ / ρgr ,
где σ - коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,
ρ – 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.
Из капельницы накапать 200 капель жидкости.
При помощи весов определить массу жидкости.
Определить массу одной капли, m1 = m/N/
По формуле σ = m1g/2πr, определить коэффициент поверхностного натяжения
жидкости, где радиус капилляра = 0,4мм.
5. Измерить температуру воды
1.
2.
3.
4.
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 σ = m1g/2πr, 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 8 0С,
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 σ = hρgr/2, вычислить коэффициент поверхностного натяжения,
где ρ = 1000КГ/м3 – 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 σ = hρgr/2, вычислить коэффициент поверхностного натяжения,
где ρ = 1000КГ/м3 – 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: d = 4σ/ρgh, 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: σ = Fср/2l, 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: σ = Fср/2l, 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.
2.
3.
4.
5.
Какую массу имеет капля воды, вытекающая из стеклянной трубки диаметром 10 -3
м, если считать, что диаметр шейки капли равен диаметру трубки.
Вычислите коэффициент поверхностного натяжения масла, если при пропускании
через пипетку 3,6*10-3 кг масла получено 304 капли. Диаметр шейки пипетки 1,2*103
м.
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.
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.
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.
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.
6.
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.(σ = 0,045 Н/м)
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 натяжения зависит от длинны свободной 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.
σ = F/l
I.
II.
III.
h = 2 σ/ρgr
Жидкость может смачивать и не смачивать твёрдое тело.
Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости.
Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры. T
σ
Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра. d
h
Сила поверхностного натяжения зависит от длины свободной поверхности
жидкости.
l
F
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!
IV.
V.