Урок «Роль свечи в открытии законов природы»

Северо-Казахстанская область

Айыртауский район

КГУ «Новосветловская средняя школа»

Интегрированный урок по физике,

химии, биологии, информатике в 8 классе

«Роль свечи в открытии законов природы»

Урок подготовили:

Запорожец Ольга Витальевна

/учитель физики/

Миллер Ирина Сергеевна

/учитель химии/

Гагина Ульяна Васильевна

/учитель биологии/

Цвиренко Надежда Анатольевна

/учитель информатики/

Тема: Роль свечи в открытии законов природы

Цели урока:

1. Рассказать о роли свечи в открытии законов природы.

2. Развивать умение мыслить, видение логических связей между предметами физика, химия, биология, информатика. Формировать целостную картину мира.

3. Воспитание всесторонней развитой, компетентной личности, путем развития интереса к предмету и вовлечение каждого учащегося в учебную деятельность.

Задачи урока:

1. Объяснять наблюдаемые физические, химические и биологические явления.

2. Уметь применять полученные знания на уроках информатики по графическому и текстовому редактору.

Средства обучения: мультимедийная техника, компьютеры, свечи, лабораторное оборудование.

Ход урока:

«Явления, наблюдаемые при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы, так или иначе, затронут».
М. Фарадей «История свечи»

Свеча является для человека не только источником света и тепла, а также источником знаний, творческих поисков и вдохновений. Наш урок - исследование посвящен анализу явлений, происходящих при горении свечи и ее роли в открытии законов природы.

В начале урока вспоминаем всё, что уже знаем о свече. Учащиеся работают за компьютером в программе Microsoft Word в котором заполняют лист самооценки первую графу «Я знаю» в течение 3 минут (Приложение 1)

Ученица 8 класса Иродовская Дина представляет заранее подготовленное сообщение о происхождении и истории свечи.

Перед выполнением практической части урока проводим инструктаж по технике безопасности.

Рассматриваем процесс горения свечи, отмечаем происходящие при этом явления, анализируем и объясняем их с точки зрения физики.

1. Наблюдаем плавление и отвердевание парафина.

Вопросы к классу:

• Дайте определения плавления.

• Дайте определения кристаллизации.

• Какова особенность плавления парафина в отличие от плавления кристаллических тел?

• Дайте определение конвекции.

• Какие явления наблюдаются при горении свечи?

• Какие виды энергии наблюдаются при горении свечи?

2. Экспериментальные задания классу:

• Проведите ладонь вокруг пламени. Где ощущается больше всего тепла?

• Почему над пламенем теплее всего? Каким способом теплопередачи передается тепло вертикально вверх? (Конвекция).

• Расположите термометр сбоку от пламени. Наблюдаем незначительное повышение температуры. Каким способом передается тепло в этом случае? (Излучение).

• Как называется третий способ теплопередачи (теплопроводность) и почему воздух обладает низкой теплопроводностью? (Атомы и молекулы в газах расположены на большом расстоянии друг от друга, поэтому взаимодействие их слабое).

После обсуждения наблюдаемых физических явлений демонстрируем несколько опытов со свечой.

Опыт 1. "Исчезающий воздух".

Помещаем свечу в тарелку с водой, зажигаем ее и накрываем стаканом. Видим, что свеча гаснет, а вода поднимается в стакан. Объясняем этот опыт: при горении свечи объем газа в стакане и давление в нем уменьшаются, поэтому под действием атмосферного давления вода втягивается в стакан.

Опыт 2. "Парафиновый мотор " или " Танец свечи".

Располагаем свечу в равновесии, как показано на рисунке. Зажигаем ее с двух сторон. Свеча начинает раскачиваться по мере поочередного падения капель расплавленного парафина. Объясняется раскачивание изменением силы тяжести, действующей на оба конца свечи из-за изменения их массы.

Еще раз внимательно рассматриваем процесс горения свечи, отмечаем происходящие при этом изменения, анализируем и объясняем их с точки зрения химии.

Учащиеся выполняют лабораторные опыты.

Наблюдения за горящей свечой.

Опыт 1. Физические явления при горении свечи.

Зажгите свечу. Внимательно наблюдайте, как начинает таять парафин около фитиля, образуя, круглю лужицу. Погасите свечу. Парафин - органическое вещество с молекулярной формулой С₁₇Н₃₆.

• Плавление парафина это физический или химический процесс?

• Парафин это легкоплавкое или тугоплавкое вещество?

• Определяем качественный и количественный состав парафина, находим массовую долю углерода и водорода. Решение задачи в тетради. Проводим взаимопроверку.

Задача.

Определить массовую долю углерода и водорода в парафине. Его молекулярная формула С₁₇Н₃₆.

Решение:

Опыт 2. Изучение строения пламени свечи.

Зажгите свечу. При внимательном рассмотрении пламени можно различить три зоны. Нижняя его часть состоит из паров парафина и воздуха - зона (а). В этой части пламени температура невысокая. Средняя часть пламени самая яркая - зона (б). Здесь происходит разложение углеводородов, из которых состоит свеча. Частицы углерода сильно накаляются и изучают свет.

Внешняя часть пламени - зона (в) самая горячая. Здесь происходит полное сгорание газов с образованием оксида углерода (IV) СО₂ и воды. Пламя - светящееся.

Закрепите в держателе лучинку, внесите ее в нижнюю часть пламени и быстро удалите ее. Почему лучинка обгорела только по краям, а в центре осталась не опаленной?

Закрепите в держателе предметное стекло, внесите его в среднюю часть пламени, подержите несколько секунд и удалите его. Что наблюдаете? Откуда появилась сажа?

Горение свечи это процесс физический или химический?

Назовите признаки химической реакции, наблюдаемые при горении свечи?

Сделайте рисунок «Строение пламени» и подпишите зоны пламени.

Рис 1. Изучение строения пламени свечи.

Опыт 3. Обнаружение продуктов горения.

Сухую пробирку закрепите в держателе, переверните вверх дном и подержите над пламенем до запотевания. Объясните наблюдаемое явление. (Как вода попала в пробирку?)

В ту же пробирку быстро прилейте 1-2 мл известковой воды - Са(ОН)₂. Что наблюдаете? При действии какого газа известковая вода мутнеет?

Составьте уравнение реакции. Проверка

Опыт 4. Влияние воздуха на горение свечи.

Зажгите две свечи. Одну накройте большим стаканом, другую - маленьким. В каком случае свеча горит дольше? Почему?

Запишите уравнение реакции горения, если вещество, из которого состоит свеча, имеет формулу С₁₇Н₃₆. (Работа у доски) Проверка задания.

Практическая работа за компьютерами учащиеся работают в программе Paint где зарисовывают строение свечи и подписывают её зоны.

Далее рассмотрим, как свеча помогла открыть еще одно удивительное явление в науке биология.

Юлиус Майер - немецкий врач писал об этом чудесном процессе: «Природа поставила себе задачу перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твёрдую форму, сложив её в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые живя, поглощают солнечный свет». Этими организмами являются растения.

Рис 2. Опыты Пристли

Английский химик Джозеф Пристли искал способ очистки воздуха, испорченного горением свечи. Он помещал под колокол вместе с горящей свечой разные вещи. Так под колокол попал пучок мяты, который делал воздух пригодным для горения. Опыты Пристли произвели сильное впечатление. Шведский исследователь Карл Шееле, скромный аптекарь, попытался повторить опыты Пристли в своей домашней лаборатории, где он проводил эксперименты в своё свободное время - в основном по ночам, но у него получилось, что растения не улучшали воздух, а делали его непригодным для горения. На основании своих опытов Шееле обвинил Пристли в обмане. Пристли стал повторять опыты, и тут обнаружился интересный факт: растения то улучшали воздух, то нет.

Был ли прав Шееле в своих претензиях?

Почему у Пристли получились двоякие результаты?

Что Пристли и Шееле не учли в своих экспериментах?

Действительно, причина неудач Пристли была в том, что ни он, ни Шееле не выяснили, при каких внешних условиях растения очищают или портят воздух.

Точку в этом вопросе поставил Ян Ингенхауз - личный врач австрийской императрицы Марии Терезии. Он проделал 500 опытов с веточкой элодеи. На солнечном свету из растения поднимались пузырьки газа. Ингенхауз собрал газ, и оказалось, что это чистейший кислород. Но пузырьки выделялись только на свету, причём не зеленые части растений пузырьков не выделяли. Таким образом, Ингенхауз доказал, что растения действительно улучшают воздух, но только на свету. Этот процесс впоследствии назвали фотосинтезом. А открыть его помогла такая простая и в то же время сложная свеча. Рассмотрим уравнения фотосинтеза

6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑

Для закрепления ребята решают кроссворд по теме урока.

Кроссворд «Свеча»

1. Процесс поглощения углекислого газа зелёными растениями.

2. Вид передачи энергии.

3. Химический элемент, входящий в состав парафина.

4. Источник света в деревенских избах.

5. Синоним слова огонь.

Вопрос учащимся приведите ассоциации, возникающие, при слове свеча? (Тепло, уют, свет, день рождения, праздник, гадание).

Есть что-то магическое в горящей свече. Ее образ вдохновлял многих художников и поэтов на создание удивительных произведений. Посмотрите на картины замечательных русских художников: Карл Брюллов «Гадающая Светлана», Михаил Врубель «Ангел с кадилом и свечой», Михаил Нестеров «Князь Александр Невский», Илья Глазунов «Девушка со свечой во храме», Константин Васильев «Ожидание».

Учащимся дается возможность еще раз, самостоятельно, вспомнить пройденный материал. Они заполняют вторую графу «Я узнал» листа самооценки в программе Microsoft Word в течение 2-3 минут.

В заключение, учителя зачитывает слова Майкла Фарадея «Я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, то есть могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно и производительно выполняли свой долг перед человечеством».

Подведение итогов. По окончанию урока проводится рефлексия «Пока горит свеча». Учащиеся передают горящую свечу друг другу и высказывают свое мнение об уроке.

Домашнее задание.

Формируется три группы учащихся, используя рисунки с урока составляют постер по темам:

1. Роль свечи в открытии законов физики.

2. Роль свечи в открытии законов химии.

3. Роль свечи в открытии законов биологии.

Приложение 1

Лист самооценки учебной деятельности учащегося.

Класс___8_____________ Фамилия________________________________

Тема урока: «Роль свечи в открытии законов природы».

Вопросы

Знал о свече

до урока

Узнал новое о свече

на уроке

1. История происхождения свечи.

2. Из каких веществ изготавливают свечи?

3. Какие физические процессы происходят при горении свечи?

4. Какие химические процессы происходят при горении свечи?

5. В какой части пламени наибольшая температура?

6. Какие виды энергии наблюдаются при горении свечи?

7. Какой продукт горения свечи участвует в процессе фотосинтеза?

8. Какие ученые использовали свечу в своих научных опытах?

9. Какие художники изображали свечи на своих картинах?