Открытый урок Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №5

Усть-Кутского муниципального образования

Открытый урок

по физике

«Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах»

7 класс

Разработала:

Зеленова Инна Андреевна,

учитель физики

Усть- Кут, 2014

Урок по теме «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах»

Цели урока:

- образовательные: создание условий для осознания и осмысления нового материала в соответствии с индивидуальными особенностями учащихся средствами технологии критического мышления; освоение физических понятий: диффузия, проникновение молекул, хаотичное движение молекул, скорости протекания диффузии, концентрация вещества; показать значимость диффузии для жизнедеятельности людей, жизни растений, животных; развитие умения анализировать;

-развивающие: развитие способности к оценочным действиям; формирование у учащихся умений работать с лабораторным оборудованием; развитие умений применять полученные знания для решения практических задач повседневной жизни;

-воспитательные: формирование компетентностей в сфере социально-трудовой деятельности и в бытовой сфере.

Средства обучения:

1.Техническое обеспечение: ноутбук, демонстрационный экран, мультимедийный проектор. Презентация по теме «Диффузия».

2.Стакан с холодной водой;

3.Стакан с горячей водой;

4. Дезодорант;

5. Часы с секундной стрелкой

6. Таблицы для заполнения учащимися

2. Тексты

Ход урока

I.Организационный момент.

II.Стадия «Вызов»

Учитель: Здравствуйте, ребята. Сегодня на уроке мы будем говорить об очень важном для жизни человека физическом понятии, но тему урока я вам предлагаю сформулировать самим. Посмотрите на доску, на ней записаны слова, понятия, с которыми вы уже встречались, некоторые из них слышали, а смысл отдельных для вас пока представляется загадкой. Я вам предлагаю записанные на доске понятия разделить на три группы и заполнить таблицу :

На доске: Молекула, диффузия, скорость движения, температура, твердое, жидкое, газообразное тело, хаотичное движение, концентрация вещества, граница раздела двух сред.

Таблица:

Знаю уже

Новое

Хочу узнать подробнее

молекула,

диффузия

диффузия

скорость движения

концентрация вещества

концентрация вещества

температура

граница раздела двух сред

граница раздела двух сред

твердое тело

жидкое тело

газообразное тело

хаотичное движение

Методические приемы критического мышления на стадии «вызов»:

1) Работа с ключевыми терминами, механизм ЗХУ (знаю, хочу узнать, узнал), 2) Перевёрнутые логические цепи (связать последовательность элементов информации в нужной последовательности).

Учитель: Какое же новое понятие, вам представлено на доске?

Ученик: Диффузия.

Учитель: Вот вы и определили тему урока. А что бы вы хотели узнать о диффузии?

Ученики: Что такое диффузия, как происходит диффузия в газах, жидкостях, твердых телах и с помощью каких физических опытов ее можно наблюдать.

Учитель: Т.е., мы с вами сформулировали и цели урока.

Цель урока: формировать понятие о диффузии в газах, жидкостях, твердых телах и способах ее наблюдения.

Задачи:

1. Рассмотреть, как происходит диффузия в газах, жидкостях, твердых телах

2. Как влияет на скорость диффузии температура?

3. Убедиться, что концентрация вещества является движущей силой диффузии.

Демонстрируется слайд № 2 из презентации с целями урока.

III.Стадия «Осмысление»

1.Введение понятия «диффузия», «концентрация», «граница раздела двух сред».

А теперь внимание на экран. Демонстрируется (без звука) процесс диффузии. (слайд № 3)

Рис.1.

1а 1б 1в

Ученик объясняет происходящее на экране. Делает вывод о границе раздела двух сред и протекании диффузии.

Вопрос учителя: А почему происходит диффузия?

Ответ ученика: Потому что молекулы хаотично двигаются и между молекулами веществ есть промежутки.

Учитель: У вас на столах стоят стаканы с горячей и холодной водой и два пакетика с заваркой. Ваша задача опустить чайные пакетики и провести наблюдение, где больше будет скорость протекания диффузии.

Учитель: Сделайте вывод, как можно увеличить скорость протекания диффузии?

Ответ ученика: Увеличить скорость диффузии можно, если вещество нагреть, чтобы молекулы двигались быстрее (увеличить температуру вещества). (Презентация, слайд № 4)

Учитель (проводит опыт с дезодорантом): Что будет происходить дальше , объясните.

Ученик: Запах почувствуют сначала первые парты, потом вторые и т.д., будет происходить диффузия, т.е. молекулы дезодоранта будут проникать между молекулами воздуха.

Учитель: Почему запах дезодоранта распространяется не мгновенно во всем классе?

Ученик: Движению молекул дезодоранта мешают молекулы воздуха, которые с ними сталкиваются и меняют направление движения молекул дезодоранта.

Учитель: У вас на столах лежат тексты (учащимся предлагается текст (Приложение № 1). Требуется:

1)прочитать текст

2) поставить к нему вопросы

3) дать определение диффузии, концентрации

4) записать в тетрадь определения.

(Презентация, слайд № 5 )

Учитель: Подумайте над фразой и попробуйте объяснить «Скорость протекания диффузии зависит от агрегатного состояния вещества, его плотности» (Презентация, слайд № 6).

Ученик: Вещества бывают твердые, молекулы расположены близко друг к другу, промежутки очень маленькие, они плотные, поэтому молекулам другого вещества почти невозможно пройти между ними; в жидких веществах промежутки между молекулами больше, они менее плотные по сравнению с твердыми веществами и поэтому другим молекулам пройти легче, диффузия идет быстрее; в газах очень большие промежутки , они менее плотные, чем жидкости и твердые тела и поэтому диффузия в них идет быстро.

Презентация, слайд № 7.

Учитель: На ваших столах лежат тексты № 2 (Приложения 2.1, 2.2,2.3,2.4). Я предлагаю вам поработать в группах, прочитать тексты и сделать соответствующие выводы.

Группа 1: «Диффузия в растительном мире»

Группа 2: «Роль диффузии в животном мире»

Группа 3: « Применение явления диффузии в промышленности»

Группа 4: «Вредные проявления диффузии »

Запись в тетрадь: «Значение диффузии» (Презентация, слайды №8,9,10)

Методические приемы критического мышления на стадии осмысления:

1. Взаимоопрос и взаимообучение (например, задать друг другу вопросы)

1. Выборочное конспектирование

2. Работа с текстом и таблицами

3. Демонстрация и эксперимент

IV Стадия «Рефлексия»

На этом этапе урока решим задачи, используя изученный материал

.Задачи к уроку «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах»

1 Большинство клопов, божьи коровки, некоторые листоеды используют для своей защиты резкие запахи. Запах клопов отвратительный, а божьи коровки выделяют желтую пахучую ядовитую жидкость. Объясните передачу запахов.

2 В качестве тонизирующих культур обычно употребляют чай, какао или кофе. Все они возделываются в тропиках. Родина чая - Китай, и в Европе он стал известен в 17 веке, но быстро приобрел широкую популярность, особенно после того, как его стали доставлять сюда на быстроходных трехмачтовых парусниках - чайных клиперах. Родина кофе - Африка, но в наши дни 2/3 его сбора дают страны Латинской Америки. Культура какао, напротив, родилась в Америке, но теперь основные ее производители находятся на Гвинейском побережье Африки. Чем объясняется быстрое распространение ароматов этих напитков?

3 Природные горючие газы не имеют запаха. Поэтому с целью быстрейшего обнаружения опасных скоплений газа в помещениях в него примешивают пахучее вещество - одорант. Объясните, почему достаточно всего несколько граммов одоранта на тысячи кубических метров газа, чтобы придать ему запах.

4. Почему для сварки металлических деталей необходимы их плотное соприкосновение и очень высокая температура?

5. Почему чернильные пятна легче удалить вскоре после того, как были пролиты чернила, и значительно труднее сделать это впоследствии?

6. Что общего между склеиванием деревянных изделий, сваркой металлов и их паянием?

7. Небольшая мягкотелая каракатица служит желанной добычей для более крупных обитателей моря. Однако на этот случай у каракатицы есть приспособление. Атаковавший ее хищник, скорее всего, схватит «чернильную бомбу» - облако густой темной краски, выбрасываемой из специального органа моллюска - чернильного мешка. Эти чернила - стойкая, ядовитая, невыцветающая краска использовалась в Европе как чернила для письма и краска для гравюр. Почему ядовитое чернильное пятно со временем растворяется?

Учитель: Ребята, подведем итоги урока. С этой целью я предлагаю вам написать синквейн (Презентация, слайд № 11) на тему «Диффузия» (заслушиваются несколько учащихся).

Синквейн - способ творческой рефлексии - "стихотворение", написанное по определенным правилам:

1 строка - одно существительное,

2-ая - два прилагательных,

3-я - три глагола,

4-ая - крылатая фраза,

5-ая - одно существительное, которое выражает суть

На экране вы можете прочитать синквейн (Презентация, слайд № 12), который получился у меня:

1) Диффузия

2) Быстрая, медленная.

3) Наблюдается, объясняется, зависит.

4) Происходит в твердых, жидких, газообразных веществах, в растительном, животном мире и влияет на жизнедеятельность людей

5) Движение

Учитель: Если у кого-то мысли ещё не выстроились в стройную картину, не огорчайтесь, над написанием синквейна вы сможете поработать дома.

А теперь вернемся к таблице ЗХУ. Удалось ли нам ответить на вопросы, поставленные в начале урока? (работа с таблицей ЗХУ). Остались ли вопросы, на которые вы не получили ответа? А, может быть, появились новые вопросы? Если они появились, я предлагаю вам получить на них ответы из дополнительных источников информации. (Презентация, слайд № 13)

Итог урока (Презентация, слайд № 14).

Домашнее задание: Параграф № 9, задание №2 стр. 23.

Методические приемы критического мышления на стадии рефлексия:

1.Возврат к стадии вызова (обсудить, что совпало).

2.Возврат к ключевым словам.

3.Возврат к перевернутым логическим цепочкам

4.Возврат к ЗХУ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Определение понятия «диффузия».

Диффузия (лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание) - явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Диффузия - процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах. Скорость протекания диффузии зависит не только от агрегатного состояния вещества, его плотности, но и от температуры.

Наиболее быстро диффузионные процессы происходят в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах. Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной).

Диффузия объясняется так. Сначала между двумя телами чётко видна граница раздела двух сред. Затем, вследствие своего движения, отдельные частицы веществ, находящихся около границы, обмениваются местами. Граница между веществами расплывается. Проникнув между частицами другого вещества, частицы первого начинают обмениваться местами с частицами второго, находящимися во всё более глубоких слоях. Граница раздела веществ становится ещё более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению частиц этот процесс приводит в конце концов к тому, что раствор в сосуде становится однородным.

Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое. Например, если медь покрыть золотом, то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микрометров только через несколько тысяч лет.

Приложение 2.1.

Диффузия в растительном мире

Дыхание растений, питание растений, поглощение углекислого газа и выделение растениями нужного для дыхания человека кислорода, снабжение природных водоемов кислородом происходит благодаря диффузии. Дыхание как наземных, так и водных растений зависит от явления диффузии. Не трудно догадаться, почему природа щедро наградила деревья (и не только деревья) большим развитием поверхности. Особенно большое развитие поверхности (листовая крона) необходимо деревьям по причине того, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет функцию дыхания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путём опрыскивания их кроны.

Известно, что цветки многих растений обладают ароматом. Связано это с тем, что насекомые-опылители (а в тропических лесах и мелкие птицы) отыскивают на большом расстоянии цветки с лакомым нектаром не только по яркой окраске лепестков, но и по запаху выделяемых ими эфирных масел. Однако не все знают, что некоторых насекомых привлекают только их любимые ароматы. Большинство цветущих растений, опыляемых в дневное время пчелами, шмелями, дневными бабочками и другими насекомыми, с наступлением темноты перестают пахнуть. А есть растения, которые особенно сильно пахнут в ночное время, например, фиалка.
В процессе длительного развития растения выработали приспособительные свойства, подчас даже противоположные, но сочетающиеся в одном организме. Так, если для привлечения насекомых-опылителей цветки издают в большинстве случаев приятный аромат, то для отпугивания врагов, питающихся этими растениями, их стебли и листья приобрели неприятный запах. Примером этому служат болиголов крапчатый, буквица лекарственная, чернокорень лекарственный и др., цветки которых имеют приятный аромат, а стебли и листья выделяют мышиный запах. Для соцветий лука медвежьего (черемши) тоже характерен медовый запах, в то время как все растение издает резкий запах, который не любят многие травоядные животные.

Приложение 2.2.

Роль диффузии в животном мире

Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

Среди насекомых муравьи отличаются самым плохим зрением, но благодаря тонкому обонянию и осязанию они определяют своего и чужого, находят дорогу к своему муравейнику, которую периодически тоже метят феромонами, выделяемыми из специальных желез, находящихся на кончике брюшка.
Лягушка - очень интересное животное. Хотя бы потому, что живет в воде и не пьет ее, на суше дышит легкими и влажной кожей, а в воде - через кожу. Основа этого процесса - та же диффузия.

У североамериканского серого волка обоняние в 1000 раз острее, чем у человека. Он чует лосиху с детёнышем на расстоянии более чем 2,5 км. В носу волка примерно в 50 раз больше обонятельных рецепторов, чем у человека.

Новозеландский киви величиной с курицу - очень занятная птица. Пищу находит по запаху, как насекомоядные млекопитающие, и может учуять червяка под землёй на глубине 3 см..

Самый распространённый способ общения насекомых - с помощью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимаемы обонятельными дырочками (порами) на усиках.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы и рыбы пираньи чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров.

Приложение 2.3.

Применение явления диффузии в промышленности.

Невозможно представить свою жизнь и быт без ароматических запахов. Чтобы получить всего 1 кг розового масла, необходимо переработать более полутора тонн лепестков розы. Ладан, ароматическую смолу для церковных нужд, получают из сока ладанного дерева и босвеллии священной, растущих в Восточной Африке. Мирра, смола для ароматических курений, получается из смолы деревьев рода коммифора, растущих в Эфиопии и Южной Аравии.

В 1638 г. посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын - хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение очень понравилось москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют. Ароматический напиток из сушеных листьев - это чай.

Диффузионная сварка - технология соединения деталей при небольшом нагревании. Впервые ее удалось сделать в 1896 году английскому металлургу Робертсу-Аустену. Он прижал друг к другу золотой диск и свинцовый цилиндр и поместил их па 10 дней в печь, где поддерживалась температура 200°С. Когда печь открыли, разъединить диск и цилиндр оказалось невозможно. За счет диффузии золото и свинец буквально проросли друг в друга. Этим методом соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы.

На явлении диффузии основан процесс металлизации - покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Он применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях.

В повседневной жизни мы встречаемся с процессом диффузии при засолке и засахаривании, смешивании различных ингредиентов при приготовлении пищи, склеивании поверхностей, окрашивании тканей, стирке вещей и т.д.

Приложение 2.4.

Вредные проявления диффузии.

Необходимо отметить и вредные проявления диффузии. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.

Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.

Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.