Урок Удивительное рядом

Тема урока « Удивительное - рядом»

Оборудование: интерактивная доска, компьютер ,мультимедийный проектор (место проведения -кабинет физики).

Ход урока.

Слово учителя: Сократ говорил: «Удивление - есть начало всякой мудрости». Объектом нашего исследования является свеча, обладающая огромным познавательным потенциалом.

Как сказал М Фарадей в 1861г. «Явления, наблюдающиеся в пламени свечи таковы, что нет ни одного закона природы, - который при этом не был бы так или иначе затронут».

Класс предварительно разбивается на 3 группы.

1 этап урока - мотивация.

Вряд ли найдется человек ,который не пользовался свечами. Рассмотрим устройство свечи. Она состоит из парафина и фитиля. Как горит свеча?

Опыт. ( анимация «свеча горела на столе»)

.

Что вы интересного видите, глядя на горящую свечу ? Каждая группа выписывает на отдельном листке свои наблюдения.

Они могу быть примерно такими:

• От огня вокруг свет.

• Дрожание, полыхание пламени.

• Пламя «мягкое», «пуховое» устремляется вверх.

• Замкнутый свет в форме ровного птичьего пера.

• Белая нитка свечи стала черной.

• Огонь сверху желтый, а снизу голубой.

• На поверхности свечки жидкое полупрозрачное вещество, стекающее вниз и застывающее.

• Капли, текущие по свече, белые, а свеча желтая.

• Появился запах.

• Через какое-то время запах перестает чувствоваться, хотя свеча продолжает гореть.

• Воск стекает с одной стороны.

• Фитиль, пока находится в воске, не горит.

. Выделяются наблюдения, которые можно считать фактом. Делается вывод : не все называемое является фактом, например: «Температура пламени вверху больше, чем в середине» (измерений никто не проводил), «Воздух от пламени поднимается вверх» (опять воздух!), «Воск не горит» .

Учащиеся предлагают классификацию наблюдаемых фактов.

Выясняется ,что факты могут относиться к устройству свечи, изменению ее формы, цветовым характеристикам, особенностям протекающих процессов.

Делаем выводы :

• подход к получению фактов может быть хронологическим (последовательное описание событий), математическим (исследование размеров свечи, формы, пропорций), лирическим («Свеча горела на столе...»).

• факт имеет двойственную природу. С одной стороны, он объективен, поскольку «приходит» к человеку извне, с другой - субъективен, так как носит отпечаток исходной позиции исследователя.

Работа по группам.

Группа «Историки»

Свечи носят тысячелетнюю историю и первые упоминания о них приходят с Древнего Египта. Вероятно, свечи были изобретены благодаря простым наблюдениям человека: когда люди обжаривали мясо на огне, они заметили, что жир, попадая в огонь, загорается ярким пламенем.

Немного сообразив, первобытные поняли, что животный жир можно использовать для освещения жилища. Древние египтяне обмакивали папирус в растопленном жиру, и после его застывания получался первый предшественник современной свечи. Таким же образом они делали факелы, замачивая в жиру кончик тростника.

Однако первые полноценные свечи с фитилем появились в Римской империи. Для этого римляне сливали в специальный контейнер топленое сало рогатого скота или овец, а в середину вставляли нить.

Первые свечи очень быстро сгорали, и к тому же, имели неприятный коптящий запах. В средние века появились свечи из пчелиного воска, которые быстро вытеснили «жирные» свечи. Воск имел ряд преимуществ по сравнению с салом: он горел чистым, некоптящим пламенем, горел намного дольше и не имел запаха. Вплоть до XIX века свечи были основным источником освещения.

Со временем веществом для изготовления свечей, удачно сочетающим и сравнительную дешевизну и доступность стал парафин.

Группа «Химики»

Наблюдения за горящей свечой. Горение - это процесс соединения веществ с кислородом. Процесс горения представляет собой образование одних молекул вещества при молекулярном распаде других.

Выполнение опыта 2 «Обнаружение продуктов горения в пламени»

Выполнение опыта 3 «Влияние воздуха на горение свечи»

После выполнения работы, обучающиеся должны ответить на вопросы

- Как устроена свеча, для чего предназначен фитиль? (Фитиль - это своеобразный капилляр, по которому расплав свечной массы попадает в зону горения.

- Изменится ли форма пламени свечи, если изменится положение?

(Форма пламени конусовидная и определяется восходящими потоками теплого воздуха)

- Почему свеча гаснет?

Опыт. «Без контакта», который подтверждает появление горючего газа при испарении парафина. Наблюдаем дым, который образуется после задувания свечи - это легковоспламеняющийся газ. На расстоянии около 4 см от фитиля можно зажечь свечу по этому "огневоду". Экспериментально подтверждаем это. Подобный опыт на своих лекциях демонстрировал Фарадей.

(На стенках стакана конденсируется вода. На стекле образуется сажа. Свеча гаснет из-за накопления углекислого газа)

- Как вы думаете, чем обусловлено свечение пламени свечи?

(Присутствие раскаленных частиц сажи, которая образуется при неполном сгорании парафина).

Группа «Физики».

Опыт 1

Рассмотреть процесс горения свечи, отметить происходящие при этом явления, проанализировать и дать ответы на следующие вопросы.

- Где ощущается больше всего тепла?

- Почему над пламенем теплее всего?

- Каким способом теплопередачи передается тепло вертикально вверх? (Конвекция).

Термометром измеряют температуру 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).

- Почему пламя имеет вид конуса? (закон всемирного тяготения с силами тяжести заставляют приобрести характерную конусовидную форму пламени)

-Почему пламя устремляется вверх? (Восходящий поток воздуха придает пламени продолговатую форму: т.к. пламя, которое мы видим, вытягивается под воздействием этого тока воздуха на значительную высоту, тепловое расширение, закона Архимеда для газов)

Опыт 2. Изучить строения пламени свечи.

Пламя свечи можно условно разделить на три зоны.

Первая зона находится ближе всего к фитилю состоит из тяжелого пара парафина - кажется, что она сине - фиолетового цвета. В этой части пламени происходит только испарение парафина, так как кислород туда не проникает и, соответственно, не происходит сгорание газов.. Это самая холодная часть пламени. Температура горения здесь составляет 600 °С.

Вторая зона - самая яркая. В ней происходит непосредственно процесс горения. Жёлто-оранжевый цвет верхушки пламени в обычных условиях обусловлен свечением частичек сажи, уносимых вверх поднимающимся потоком горячего воздуха. Сажа - это микрочастицы, содержащие углерод, не успевший сгореть, т.е. превратиться в СО2. Температура тут колеблется в пределах 800 - 1000 °С. Самой горячей является внешняя зона пламени, которая содержит больше всего кислорода и светится слабо, температура в которой доходит до 1400 °С. Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему при горении в свече образуется ямочка? Нагретый пламенем свечи воздух поднимается вверх, а его заменяет холодный воздух с боков (конвекция). За счет холодного воздуха верхний ободок охлаждается и, таким образом, уже расплавившийся воск остается в образовавшейся «чашечке». Важная роль при горении свечи отводится фитилю. Расплавленный парафин поднимается вверх по фитилю (капиллярное явление), таким образом, поддерживая горение. Поднявшись по фитилю жидкий парафин, превращается в горючий легковоспламеняющийся газ (процесс испарения).

Опыт 3 Изучение дыма погасшей свечи

Аккуратно затушите свечу. Почему появляется запах задутой свечки и от фитиля поднимается дымок.

(Дым - это твердые частицы. Задувая пламя, мы заставляем остыть газообразный парафин)

3. Головоломка . Экспериментальные задания группам.

1).Зажгите свечу

а) Накройте ее стеклянной цилиндрической трубкой При этом пламя уменьшается и может погаснуть. Почему?

б). Приподнимите трубку ,свеча горит ярче. Почему?

в).Не поднимая трубку. опустить в нее бумажную перегородку, не доходящую до пламени,

Пламя увеличивается. Почему?

Ответы:

1. Когда горящую свечу накрывают стеклянной цилиндрической трубкой, доступ кислорода к свече

ухудшается. Пламя ее уменьшается.

2. При подъеме трубки улучшается доступ кислорода' к горящей свече, улучшается тяга.

3. Бумажная перегородка делит трубку на две части. По одной из них перемещаются вверх теплые струи воздуха, содержащие продукты горения, а по другой вниз - холодные. Таким образом, улучшаются условия доступа кислорода.

2). Свечу утяжелили гвоздем и погрузили в стакан с водой так, чтобы она чуть выступала из воды. Вопросы:

- Что произойдет со свечой?

- Догорит она до конца, всплывая, или погаснет, как только фитиль коснется воды?

- Какие силы действуют на свечу? (сила тяжести, архимедова сила).

- Изобразить их на рисунке.

(Вывод: стакан с водой является отличным подсвечником, т.к. при горении свечи ее масса уменьшается, значит, уменьшается сила тяжести, и она всплывает, продолжая гореть.).

Выводы по уроку. Рассмотрение строения и горения свечи убедительно иллюстрирует сложность окружающих нас самых тривиальных бытовых предметов, свидетельствует о том, насколько неразрывны такие науки как химия и физика. Химические реакции, при которых выделяется большое количество тепловой энергии почти всегда вызывают ряд физических явлений. Химические и физические процессы при этом взаимосвязаны - скорость химических реакций определяется процессами теплопередачи и диффузии, а температура, давление вещества зависят от интенсивности химических реакций. Свеча - настолько интересный объект изучения, что считать тему исчерпанной никак нельзя.