Урок физики в 8 классе «Физика за чашкой чая»

МОУ СШ №82 Волгоград учитель физики Дмитрова Е.Н

 

Тема урока: "Физика за чашкой чая"

Класс: 8

Тип и урока: урок закрепления и обобщения знаний

Форма урока: урок-игра

Цель: повторение темы "Тепловые явления", закрепление навыков применения полученных знаний в житейской практике, развитие наблюдательности и интереса к предмету.

Оборудование: электросамовар; заварочный чайник; стаканы с подстаканниками, карточки – задания, тесты, мультимедийная установка

План урока

Организационный момент. 2. Вступительное слово учителя. 3. Работа в группах. 4. Опыты за чашкой чая. 5.Фронтальная беседа. 6.Работа по картине Перова "Чаепитие в Мытищах". 7. Физминутка. 8. Работа с графиком испарение и конденсация. 9. Закрепление (тест). 10. Домашнее задание. 11. Итог урока. 12. Рефлексия.

Ход урока

Организационный момент.

В классе расставляем столы и садятся учащиеся по группам. Столы можно накрыть скатертью, поставить чашки, а в центре – блюдо с конфетами и печением.

2. Вступительное слово учителя.

Учитель: Здравствуйте. Сегодня у нас необыкновенный урок. Речь пойдет о чая. Чай пьют во многих странах мира. Существуют свои национальные особенности чаепития, и даже чайные церемонии. Многие даже не подозревают, что чаю – этому самому популярному напитку в мире уже около 5 000 лет. История рождения чая уходит корнями в глубокую древность, овеяна старинными легендами и мифами.

В России чай появился в 1638 году, когда монгольский Алтын-хан прислал царю Михаилу Фёдоровичу 4 пуда чая в качестве подарка.

.

Наше сегодняшнее чаепитие тоже имеет свои особенности. Это чаепитие физическое! Мы постараемся совместить приятное с полезным и повторим за чаем особенности тепловых явлений. Какое отношение имеет физика к чаепитию, спросите вы? Ну что же, давайте попробуем разобраться вместе. Итак, приступаем к приготовлению чая.

 

Наливаем воду в чайник. Что такое кипение?

Какое количество воды надо налить в чайник, чтобы она при кипечении не выливалась? (При нагревании вода расширяется и выливается через край.)

 

Учитель: А пока чайник закипит, поработайте в группах и обсудите предложенные вопросы. Каждая команда в течение 5 минут записывает все физические явления, которые происходят во время нагревания воды и объясняет эти явления, а затем по очереди отвечают на вопросы.

1. Какое явление лежит в основе нагревания воды, ведь теплота передаётся чайнику снизу, а вода – плохой проводник тепла.

( Ответ: конвекция, энергия переносится струями жидкости, благодаря этому вода нагревается по всему объёму.)

2. Мы взяли для приготовления чая вот такой красивый, прозрачный чайник. Но как  вы думаете, какой чайник, чёрный или белый, возьмёт хозяйка, если она хочет,  чтобы вода сохранилась горячей как можно дольше и почему?

(ответ: чёрное нагретое тело излучает тепло быстрее, чем белое)

3. Зачем самовар или чайник закрывают крышкой?

(Ответ: при открытой крышке часть молекул, имеющих большую кинетическую энергию, будет улетать из чайника, унося с собой энергию, поэтому вода быстрее закипит, если крышку закрыть)

ВОПРОСЫ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ.

Вопрос№1 Почему перед закипанием, вода в чайнике начинает шуметь? (Вода, примыкающая ко дну чайника, превращается в пар, который образует небольшие пузырьки. Как более легкие пузырьки эти вытесняются наверх, здесь вода более холодная и пар в пузырьках превращается в воду и стенки пузырьков под давлением окружающей воды с треском смыкаются, захлопываются. От этих многочисленных потрескиваний и происходит шум, который мы слышим перед закипанием.)

Вопрос№2 При какой температуре вода закипит? (Ответ: 1000С.)

 

Вопрос№3 Всегда ли вода кипит при одной и той же температуре? Отчего это зависит? (Ответ: нет, температура кипения зависит от атмосферного давления; и в горах на высоте она ниже т.к. там ниже атмосферное давление.

 

Вопрос№4 Каким простым способом можно повысить температуру кипения воды в чайнике? ( Ответ: увеличить давление над поверхностью воды. Для этого надо плотно закрыть чайник крышкой, сверху положить груз, в носик вставить пробку.)

 

Вопрос№5 В каких кухонных приборах применяется этот способ- увеличения давления над кипящей жидкостью? ( Ответ: В скороварках. Увеличение давления вызывает повышение температуры кипения.)

 

Вопрос№6 Из носика наружу вырывается пар, но ведь пар невидим! Что же это на самом деле?

( Ответ: это капельки воды в воздухе - туман. Вырвавшись из носика чайника, он в прохладном воздухе конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды, вот их-то мы и видим.)

Вопрос№7 Почему ручки самовара делают пластмассовыми? (Пластмасса плохо проводит тепло.

Как правильно заваривать чай? ( Сообщение учащегося.)

Пора чай заваривать, да гостей угощать! Вкус чая зависит от того, правильно ли он заварен. Это значит, что чай надо заварить так, чтобы вещества, входящие в состав чайного листа, в 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. Поэтому, 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 "уйдет" на его нагрев. Затем накрыть чайник салфеткой или полотенцем, чтобы были закрыты носик и крышка. Это необходимо для сохранения аромата. Накрывать чайник утеплителем нельзя, чай не должен преть, иначе он будет пахнуть веником.

Вопрос№8 Скажите, пожалуйста, зачем в крышке заварочного чайника делается дырочка?

(Ответ: если бы дырочки не было бы, то над водой скапливался бы пар, давление повышалось, под влиянием которого вода выливалась бы из носика.)

Можно разливать чай по стаканам. Но опытная хозяйка знает, что прежде, чем налить чай в стакан, чтобы он не лопнул от горячей воды нужно…

Вопрос№9 Что нужно сделать и почему? (Ответ: положить в стакан металлическую ложку, она примет часть тепла, температура воды станет ниже, тепловое расширение внутренних стенок будет меньше и деформация окажется не разрушительной, а потом наливать кипяток.)

Опыты за чашкой чая.

Эти задания даются для групп.

1. Сравнить скорость остывания чая в двух различных кружках при одинаковых массах горячей воды.

2. Выяснить, как влияет масса воды, налитой в одинаковые кружки, на скорость остывания.

3.Вылейте на блюдце немного горячего чая и дайте ему охладиться. Возьмите горячий стакан и опрокиньте его в блюдце. Спустя непродолжительное время весь чай из блюдца соберется под стаканом.

4.Положите в чашку сахарного песка. Затем осторожно влейте кипяток. Не мешайте чай. Попробуйте. Почему он не сладкий?

Вопрос№10 Если кружка металлическая, то, налив в неё чай, вы не сможете держать её в руках. Почему?

(Ответ: металлы обладают хорошей теплопроводностью, поэтому кружка очень быстро нагревается.)

Вопрос№11 Почему чашка нагрелась, а ручка осталась почти холодной, и вы можете держать чашку за ручку, не обжигаясь?

(Ответ: чашка сделана из фаянса, который плохо проводит тепло, она непосредственно соприкасается с источником тепла - горячим чаем, а ручка же не контактирует с ним; по фаянсу теплота распространяется медленно.)

Вопрос№12 Некоторые пьют чай из стаканов, вставленных в металлические подстаканники. Влияет ли подстаканник на качество чая?

(Ответ: металлический подстаканник охлаждает чай, т.к. сам быстро нагревается, ведь металл имеет малую удельную теплоёмкость и большую теплопроводность: серебро, золото.)

Вопрос№13 До какой температуры остынет горячий чай, если оставить чашку с ним в комнате до утра?

(Ответ: до температуры воздуха в помещении

Вопрос№14 Почему чай остывает быстрее, если положить в него сахар?

разрушение кристаллической решетки сахара затрачивается энергия горячей воды, и температура ее понижается быстрее.)

 

Давайте чаевничать. Но сначала посмотрим на картину Перова "Чаепитие в Мытищах".
- Как пьет чай герой этого произведения? Почему он налил чай в блюдце?
- Что он еще делает? Зачем?

 

Некоторые пьют чай из блюдца. Очевидно, так он быстрее остывает. Почему?

(Ответ: у чая, налитого в блюдце, большая поверхность соприкосновения с воздухом, поэтому интенсивно идёт теплообмен и испарение - чай быстрее остывает. Если подуть на поверхность чая, то процесс испарения ускорится, что также понизит температуру.

 

Физминутка

Ребята, встаньте у своих мест и покажите, как ведут себя молекулы внутри холодной воды, в момент кипения, если вынести воду на мороз

 

АНАЛИЗ исследований

 

Задание для учащихся. Предложите способы сохранения чая как можно дольше горячим? (задание выполнить дома и предложить на уроке)

Здоровье сберегающие технологии.

О чем нужно помнить работая с кипятком?

Что будет, если на поверхность кожи попадёт кипяток? (ожог) Зависит ли степень ожога от количества попавшего на кожу кипятка и времени их соприкосновения?

(Ответ: чем больше количества кипятка и время его воздействия, тем выше степень ожога.)

Учитель: бывают I, II, III, IV степени ожога,

Как уменьшить степень влияния ожога? (необходимо обожженное место обильно полить холодной водой)

Хотя температура кипящей воды и температура пара одинаковы, ожоги паром более опасны, чем кипятком. Почему? (Пар обладает большей внутренней энергией, чем вода.)

Домашнее задание

1. Дома подсчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания вашего чайника от комнатной температуры до кипения. Не забудьте предварительно узнать вместимость чайника, его массу, а так же из чего он изготовлен.

 

 

Итог: Вот и заканчивается наше чаепитие. Сегодня на уроке, совмещая приятное с полезным, мы применили свои знания к немного необычным и в тоже время самым обычным ситуациям. Мы обсудили явления, над которыми раньше не очень – то и задумывались.

Будет хорошо, если вы в дальнейшем станете обращать внимание на окружающие явления и сможете объяснить их с точки зрения физики.

Рефлексия: А теперь мне хотелось бы узнать, с каким настроением вы пойдете на  следующий урок. У вас на столах две чашечки: красная, синяя. Поднимите красную - те ребята, которым был интересен и понятен материал урока. Синею поднимите те ребята, кто не очень доволен уроком

      Почему самовары и электрочайники делают блестящими?

Блестящая поверхность испускает меньше тепловых лучей. Поэтому в чайниках с такой поверхностью вода быстрее нагревается и медленнее остывает.

Почему электронагревательный элемент располагают на дне самовара?

Жидкости и газы обладают плохой теплопроводностью, и их нагревают снизу, используя явление конвенции.

Что произойдет с самоваром, если вся вода в нем выкипит?

При кипении воды температура не превышает 100 градусов. Без воды температура становится выше 100 градусов и самовар расплавится.

Интересно, если бы мы налили в самовар то же количество воды, но не сырой, а кипяченной, закипела бы она скорее, если условия нагревания были бы одинаковыми?

Сырая вода закипит скорее, чем кипяченная. Это связано с тем, что она содержит растворенный воздух, который при кипячении из нее удаляется.

В каком чайнике – металлическом или фарфоровом лучше заваривать чай.

Фарфоровый чайник дольше нагревается и дольше остывает.

Стаканы часто трескаются, когда в них наливают горячую воду. Какой стакан скорее треснет, граненый или гладкий?

Стакан с толстыми стенками при наливании в них горячей воды лопаются чаще, т.к. внутренняя и внешняя стороны их стенок расширяются неравномерно.

Почему из только что поданного самовара стаканы наполняются быстрее, чем потом, кода вода в самоваре убавится?

Чем меньше высота воды в сосуде, тем меньше давление, испытываемое частицами воды, находящейся у края и тем с меньшей скоростью вода вытекает из сосуда.

Почему крышка чайника прыгает, когда в ней кипит вода?

Это оттого, что из кипящей воды идет пар. В чайнике ему становится тесно – он и начинает подбрасывать крышку, чтобы через щелку выбраться на свободу – вот и чайник гремит крышкой.

В конце урока каждая группа подводит итоги и оценивают степень участия каждого. Самостоятельно оценивают знания товарищей.