Разработка урока «Стакан чая и физика»

Методическая разработка

урока: «Физика в стакане чая»

Цели:

Образовательная: обобщить и систематизировать знания и умения учащихся полученные при изучении раздела «Молекулярная физика»

Развивающая: способствовать развитию у учащихся умения

анализироватьситуации, устанавливать связи, причины и следствия между событиями и явлениями, формировать умение быстро и точно находить ответы на поставленный вопрос, формировать поисковый стиль мышления.

Воспитательная:

воспитывать исполнительность, внимательность,

уверенность в себе. Формировать интерес к предмету, профессии.

Методическая: методика проведения повторительно-обобщающего урока; активизация познавательной деятельности учащихся в ходе проведения урока

Тип урока: повторительно-обобщающий

Комплексно-методическое обеспечение: чайник электрический,

стакан, чайная ложка, тесты, заварные чайники, сахарница с сахаром, новые слова к уроку.

Ход урока:

1.Учитель здоровается с учениками, проверяет по рапортичке наличие учащихся на уроке.

2.Начинаем наш урок, я назвала его «Стакан чая и физика», потому что сегодня мы попытаемся объяснить все, что увидим, садясь традиционно выпить стакан чая. Итак, к столу, мы начинаем.

К демонстрационному столу, накрытому скатертью, выходит

мастер п/о, выносит разнос со стаканами, блюдцами, чайными ложечками, чайником, сахарницей и все красиво расставляет на столе. Учитель включает в сеть электрический чайник без крышки.

Учитель: У нас все готово. Можно приступать к чаепитию.

Мастер: Но нет еще чая. Надо чайник накрыть

крышкой, тогда вода скорее закипит.

Учитель:

Вы в этом уверены?

Мастер: Вполне

Учитель: Вот мой первый вопрос: «Как, с точки зрения физики,

объяснить, для чего мы накрываем чайник крышкой, когда кипятим в нем воду?»

Ответ: Накрывая чайник крышкой, мы сохраняем в нем то тепло, которое сообщает воде нагреватель, уменьшаем теплообмен.

Мастер: (поднимает крышку и

заглядывает в чайник) Я вижу на дне и стенках сосуда пузырьки.

Откуда они взялись?

Мастер: я слышу шум, исходящий от чайника. Почему он появился?

Учитель: Вот еще два интересных вопроса. Кто ответит на них?

Ответ: Пузырьки образуются из воздуха, растворенного в воде, а так же «прилипшего» к внутренней поверхности чайника. При нагревании воздух расширяется и пузырьки увеличиваются и становятся видимыми.

Ответ: А я знаю почему шумит чайник. В пузырьках кроме воздуха находятся пары воды. Пузырьки растут и всплывают. Попав в верхние, более холодные слои воды, они охлаждаются и часть пара в них конденсируется в жидкость, размеры пузырьков сокращаются. Это попеременное увеличение и уменьшение объема пузырьков и создает шум.

Учитель: И как долго вода будет шуметь?

Ответ: Когда вода вся прогреется, поднимающиеся пузырьки уже не будут от охлаждения уменьшаться в размерах, а начнут на поверхности воды лопаться. Шум прекратиться, начнется «бульканье». Это бульканье и есть кипение.

Мастер: Вода в чайнике уже булькает, она закипела. Можно его

отключить от сети? Но тогда чай остынет

Учитель: Во-первых, это еще не чай, а кипяток. Во-вторых, кто знает, почему он будет остывать?

Ответ: Часть тепла воды будем путем теплопроводности передаваться

чайнику, а от него путем теплообмена -окружающему пространству.

Если еще снять крышку, то вода будет остывать и из-за интенсивного испарения. Напомню, что испарение состоит в том, что с поверхности жидкости отрываются молекулы, обладающие определенным запасом энергии. При отрыве молекул затрачивается также энергия на разрыв молекулярных связей. Вся эта энергия изымается из жидкости и поэтому, если к жидкости не подводить тепло, она будет остывать.

Учитель: Справедливость последнего утверждения можно доказать простым опытом (достает бутылочку с одеколоном и наливает из нее на руку ученику немного жидкости. Просит помахать рукой) ученик чувствует сильное охлаждение кожи руки.

Учитель: Вот чайник закипел, из его носика выходит пар, я его вижу.

Но пар это же газ, а газы невидимы. Что же я вижу?

Ответ: Туман. Это капельки воды, конденсированные на пылинках воздуха или заряженных частицах.

Учитель: Верно в данном случае, мы видим туман, а пар-

бесцветный, не различимый глазом газ. Вода в нашем чайнике закипела. Все это видят: из носика идет туман. Давайте заваривать чай и пить его.

Учитель: (подходя к чайнику): Интересно, а если бы мы налили в чайник тоже количество воды, но не сырой, а кипяченной, закипела бы она быстрее при одинаковых условиях нагревания?

Ответ1: Скорее закипит кипяченная. Она ведь однажды уже кипела, ей легче вторично закипеть

Учитель: Ваш ответ основывается на «памяти» кипевшей воды; этот термин сейчас широко употребляется. Но я думаю, что скорее закипела бы сырая вода. Почему?

Ответ: Сырая вода закипит скорее, чем кипяченная, это связано с тем, что она содержит растворенный воздух, который при кипячении из нее удаляется. В кипяченной воде пузырьков воздуха мало и они мелкие, вероятность поднятия таких пузырьков со дна сосуда мала, подъем будет только тогда, когда давление насыщенного пара в пузырьке станет равным давлению на поверхности жидкости. Поэтому кипяченная вода закипает позже сырой.

Учитель: Думаю, мы выяснили ряд интересных вопросов, связанных с кипячением и парообразованием. Между тем, вода в чайнике давно кипит. Перейдем к чаепитию. Но для этого, прежде всего, нужно

заварить чай. Хорошо известно, что вкус чая зависит от того, правильно ли он заварен. А что значит правильно заварить чай?

Ответ: Это значит заваривать так, чтобы вкусовые вещества, входящие в состав чайного листа , возможно большем количестве перешли в воду. Известно, что вкус чая зависит от температуры, при которой он заварен. Чем выше температура в момент заварки, тем чай вкуснее

Учитель: У меня в связи с этим возникает такой вопрос: в каком

чайнике -металлическом или фарфоровом лучше это делать?

Ответ1: Я считаю, что лучше заварить чай в металлическом чайнике.

Когда мы будем наливать туда кипяток, чайник быстро нагреется, так как удельная теплоемкость

металла небольшая, потому чай будет завариваться

при высокой температуре.

Ответ2: Но ты не учел, что металлический чайник, обладая большой теплопроводностью, будет быстро отдавать тепло окружающей среде и вода в нем станет быстро остывать. Фарфоровый чайник медленнее

нагревается, но зато и остывает медленнее, поэтому он хорошо

сохраняет тепло. По-моему, его и лучше брать.

Ответ3: Для того, чтобы внутренние стенки заварочного чайника имели более высокую температуру в момент заварки, рекомендуется перед засыпкой чая один или два раза ополоснуть чайник кипятком. Тогда меньше тепла от воды «уйдет» на его прогрев

Учитель: Давайте испытаем предложенный принцип заварки чая.

Мастер заваривает чай.

Учитель: У нас есть кипяток, заварка, стакан. Обращаю внимание: стакан толстостенный.

Теперь надо выполнить существенную операцию -налить чай в стакан. Вы слышали о таком важном свойстве стекла, как термостойкость? Она определяет способность стекла

выражать заданный интервал температур, не разрушаясь, не трескаясь.

Термостойкость зависит от ряда физических величин:

теплопроводности, толщины стекла, коэффициента его линейного расширения. Чем тоньше стекло и меньше коэффициент его линейного расширения, тем больше термостойкость.

Поскольку термостойкость толстого стекла меньше, чем тонкого, я действую так: опускаю ложечку в пустой стакан. И он готов к разливу чая.

Объясните , зачем я это сделала?

Ответ: Ложечка металлическая, она обладает большой теплопроводностью и будет забирать часть тепла,

когда мы нальем кипяток;

стекло толстостенного стакана от этого будет нагреваться медленно, и стакан не лопнет

Учитель: Этой меры предосторожности достаточно для того, чтобы стакан не треснул, но все же желательно наливать чай медленно. Наружная поверхность стенки стакана успеет

при этом прогреться и ее деформации не произойдет.

И еще один совет: поскольку температура заварки всегда меньше температуры кипятка, рекомендуется в первую очередь наливать в стакан заварку, а уж затем кипяток.

Мастер разливает чай, берет ложечку, накладывают в чай сахар и начинает его помешивать.

Учитель: Я вижу вы довольно активно занялись одной и той же

операцией. Это необходимо или делается машинально?

Ответ: Сахар ложится в чай, чтобы он имел сладкий вкус.

Сахар растворяется, в жидкости. Молекулы сахара при этом

вследствие хаотического движения и диффузии распределяются по всему объему чая. При помешивании кроме

диффузии происходит перемешивание слоев жидкости, что убыстряет процесс

Учитель: все! Пьем чай! Осторожно: он горячий!

Мастер: Я дую на него или наливаю чай в блюдце

Учитель: Зачем это делают?

Ответ: мы дуем на чай, чтобы повысить скорость испарения,

удаляя с поверхности жидкости молекулы пара. Когда чай наливаем в блюдце, увеличиваем площадь испарения, процесс испарения идет в большем масштабе и быстрее. При испарении из жидкости забирается энергия в виде тепла, она остывает , и чем интенсивнее идет испарение, тем быстрее остывает жидкость

Учитель: Вам было интересно на уроке? Ведь казалось бы -

мы хотелипросто попить чая, а на деле повторили целый раздел «Молекулярная физика» .

У