Конспект интегрированного урока физики в 8 классе «Испарение и конденсация»
Интегрированный урок физика-химия-биология по теме "Испарение и конденсация".
8 класс.
Тема. Испарение и конденсация.
Интеграция предметов: физика-химия- биология.
Цель: обеспечить формирование знаний учащихся об испарении и конденсации на основе молекулярно- кинетической теории строения вещества; выяснить условия, от которых зависят эти процессы; на конкретны примерах показать справедливость теоретических положений; продолжать формировать интерес к изучению явлений природы на основе физических, химических и биологических знаний; раскрывать проявление закона сохранения энергии и расширять политехнический кругозор учащихся.
Задачи урока.
Образовательные: изучить физические процессы перехода вещества из жидкого состояния в газообразное и наоборот; определить влияние внешних факторов на скорость испарения, объяснить эти процессы на основе малекулярно-кинетической теории.
Развивающие: способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, наблюдать и экспериментировать; способствовать развитию мышления, умению выражать речью результы собственной мыслительной деятельности.
Воспитательные: способствовать освоению способов физического, духовного и интеллектуального саморазвития обучающихся.
Планируемые результаты обучения.
Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний об испарении, поглощении энергии при испарении, выделении энергии при конденсации пара, постановки цели, планирования, самоконтроля и оценки результатов своих действий; овладеть познавательными универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения испарения, поглощения, выделения энергии; развивать монологическую и диалогическую речь; работать в группе.
Личностные: осознать необходимость самостоятельного приобретения знаний об испарении, поглощении и выделении энергии и практической значимости изученного материала, стимулировать использование экспериментального метода исследования при изучении явлений испарения, поглощения и выделения энергии, развивать уважительное отношение друг к другу, к учителю, сформировать
убежденность в познании явлений природы.
Общепредметные: научиться понимать природу испарения, поглощения и выделения энергии, планировать и выполнять опыты по испарению жидкости, объяснять полученные результаты и делать выводы, применять теоретические знания на практике, докладывать о результатах своего исследования, кратко и четко отвечать на вопросы.
Частные предметные: объяснять явления испарения, парообразования, поглощения и выделения энергии, использовать полученные знания в повседневной жизни.
Методы проведения урока: лекция с элементами беседы, самостоятельной работой обучающихся в группах.
Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, индивидуальная, групповая.
Оборудование: термометр, кусочки ваты, пробирки, сосуды с водой и спиртом, сухой спирт, спички, приборы для фронтального эксперимента (сосуды с различными жидкостями, пипетки, стеклянные пластинки, кисточки, вентилятор или веер), аппликации для магнитной доски, карточки-задания.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Ход урока.
Организационный момент.
Приветствие,
Создание благожелательной атмосферы урока.
Актуализация опорных знаний.
Учитель химии:
на уроках физики и химии вы ознакомились со строением вещества и их агрегатные состояниями, изменением этих агрегатных состояний. Давайте вспомним некоторые из нних.
В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество? (Ответ: в твердом, жидком и газообразном).
Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? ( Ответ: расположением и характером взаимодействия молекул).
Каковы отличия в молекулярном строении жидкостей и газов? (Ответ: в газах расстояние между молекулами намного больше, чем в жидкостях, этим и обусловлено их более слабое взаимодействие.)
Все ли молекулы в жидкостих и газах движутся с одинаковой скоростью? (Ответ: нет, с разными).
Учитель физики:
О какой скорости идёт речь, если мы говорим о скорости движения молекул? (Ответ: о средней скорости).
Какой энергией обладают движущиеся молекулы? (Ответ; движущиеся молекулы обладают кинетической энергией).
Как связана кинетическая энергия со скоростью движения молекул? (Ответ: при увеличении скорости движения возрастает кинетическая энергия молекул).
Эти знания помогут разобраться в некоторых явлениях, с которыми вы ознакомитесь на этом уроке.
Изучение нового материала.
Учитель физики:
В марте 1813 годавИталии много людей наблюдали необычное явление, которое вызвало у многих ужас. Об этом явлении сохранился рассказ ученого,который писал: "На протяжении двух дней ветер был с востока. Внезапно жители увидели густое облако, надвигавшейся с моря. В два часа дня туча дошла до гор и начала закрывать Солнце. Цвет ее, сначала бледно-розовый, сменился на ярко-красный. Очень скоро город был окутан такой темнотой, что в четыре часа пришлось зажигать свечи. Небо приобрело цвет раскаленного железа. Загремел гром и начали падать большие капли красной жидкости,которую одни принимали за кровь, другие - за раскалённый металл. На самом деле это была вода с красной глиной".
Попробуйте пояснить это явление на основе своих знаний о строении вещества. (Ответ: происходит кругооборот воды в природе).
Образование облаков и выпадение осадков происходит благодаря испарению и обратному процессу - конденсации. Эти явления и будут изучены на этом уроке.
Запишите тему урока " Испарение и конденсация".
В природе, технике и в быту мы часто наблюдаем явление испарения. В ясный день летом быстро высыхают лужи, оставшиеся после дождя, мокрое белье; уменьшается количество воды в стакане и другое.
Подумайте, какой процесс называют испарением? (Ответ: переход вещества из жидкого состояния в газообразное).
Выясним как происходит испарение.
Учитель химии:
В жидкостях не все молекулы движутся с одинаковой скоростью. Некоторые молекулы обладают скоростью больше или меньше средней. Те молекулы,скорость которых больше средней, имеют соответственно и большую кинетическую энергию. Если такие "быстрые" молекулы оказываются на поверхности жидкости, то они имеют возможность арендовать притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Они и образуют пар данной жидкости.
( Пояснение сопровождается показом процесса с помощью аппликации на магнитной доске, где роль молекул играют либо кружочки бумаги с прикрепленными к ним магнитами, либо круглые декоративные магниты).
Молекулы пара движутся хаотично, а их средние расстояния свободного пробега характерны для вещества в газообразном состоянии. Такое увеличение средних расстояний между молекулами вещества при его переходе из жидкого состояния в газообразное означает увеличение объема вещества при испарении. На самом деле, опыты показывают, что наименьший объем, который может занимать пар, образовавшийся из 1 л воды при 100°С и нормальном атмосферном давлении, равен 1780 л. То есть объем данной массы воды при её испарении увеличивается почти в два тысячи раз. Подобным образом изменяется объем любого вещества при испарении. Некоторые молекулы пара при столкновении могут снова возвращаться в жидкость.
Испарение происходит при любой температуре.
Чем отличается испарение жидкости в открытом и закрытом сосудах? (Ответ: количество жидкости в открытом сосуде постоянно уменьшается, а в закрытом - наступает момент, когда пространство над жидкостью полностью заполнено молекулами ее пара.)
Такое состояние называется динамическим равновесием.
Учитель физики:
Давайте выясним от каких факторов зависит скорость испарения. Для этого разделится на группы, каждая из которых проведет собственный эксперимент, от результатах которого сообщит всем через несколько минут.
Задания группам:
Исследуйте скорость испарения масла и спирта. Для этого нанесите их кисточкой на стеклянную пластинку. Сделайте выводы.(Оборудование: сосуды с маслом и спиртом, стеклянная пластинка, кисточка).
Исследуйте скорость испарения глицерина и воды. Для этого нанесите их кисточкой на стеклянную пластинку. Сделайте выводы.(Оборудование: сосуды с глицерином и водой, стеклянная пластинка, кисточка).
Исследуйте зависимость скорости испарения от площади поверхности жидкости. Для этого нанесите пипеткой две капли воды на чистую сухую стеклянную пластинку и пластинку, покрытую слоем парафина. Сделайте выводы. (Оборудование: сосуд с водой, пипетка, стеклянная пластинка, половина которой покрыта слоем парафина).
Исследуйте зависимость скорости испарения жидкости от температуры. Для этого нанесите на две стеклянные пластины две капли воды и одну из них подогрейте на спиртовка (с помощью учителя химии). Сделайте выводы. (Оборудование: сосуд с водой, пипетка, две стеклянные пластины, сухой спирт, спички).
Исследуйте зависимость скорости испарения жидкости от ветра.Для этого нанесите на две стеклянные пластины две капли воды и одну из них обучайте с помощью вентилятора или веера. Сделайте выводы. (Оборудование: сосуд с водой, пипетка, две стеклянные пластинки, вентилятор или веер).
Отчеты групп:
Спирт испаряется быстрее масла. Различные жидкости испаряются по разному.
Вода испаряется быстрее глицерина. Скорость испарения зависит от рода жидкости.
Дополнение учителя физики: вам необходимо знать, что ртуть испаряется очень медленно. С приборами, содержащими ртуть (например термометрами) необходимо быть крайне осторожными. Оставшаяся после повреждения ртуть может испаряться годами, став источником ядовитых испарений.
Скорость испарения тем больше, чем больше площадь поверхности.
Скорость испарения жидкости тем больше, чем больше температура жидкости.
Ветер влияет на скорость испарения. Чем быстрее удаляются молекулы пара от свое жидкости, тем быстрее происходит испарение.
Учитель физики:
На основании работы групп сформулируем общий вывод и запишем его в тетрадь: скорость испарения зависит от температуры жидкости, площади ее поверхности, рода жидкости и наличия ветра.
Учитель химии:
Попробуем объяснить влияние этих факторов на скорость испарения с молекулярной точки зрения. При одинаковой температуре различных жидкостей одинакова средняя кинетическая энергия движения молекул. Разное испарение жидкостей объясняется действием сил межмолекулярного взаимодействия. Они больше в маслянистых жидкостях и меньше в спирта и эфире.
При повышении температуры возрастает средняя скорость молекул. Таких молекул становится больше, они преодолевают притяжение, испарение происходит быстрее. Нетрудно понять, что с большой поверхности жидкости молекул вылетает больше.
А сейчас попробуйте пояснить на основе молекулярно- кинетических представлений о строении вещества влияние ветра на испарение. (Ответ: при движении воздуха над поверхностью жидкости захватывается часть молекул. Количество молекул, которые способны вернуться в жидкость, уменьшается, и испарение происходит быстрее).
Как, по вашему мнению происходит испарение в сухом и влажном воздухе? (Ответ: неодинаково, во влажном воздухе, который содержит большое количество молекул воды, испарение происходит медленнее, чем в сухом).
Учитель физики:
Испаряются ли твердые тела? Посмотрите на таблетку нафталина в целофановой обёртке и на таблетку,муоторая пролежала без упаковки несколько недель. В чем разница? (Ответ: таблетка уменьшилась в размерах, то есть часть ее испарилась).
Следовательно испаряются и твердые тела. Испарение таких тел называется сублимацией.
Как изменяется температура жидкости при испарении? Обмоткам шарик термометра автор, смоченной в эфире. Что наблюдаем? Почему? (Ответ: столбик термометра опускается. Быстро испаряющийся эфир отнимает часть энергии у ртути (спирта) термометра, вследствие чего температура понижается).
Почему при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения температуры? (Ответ: испарение происходит медленно и температура воды поддерживается постоянной за счёт количества теплоты, поступающей из окружающей среды).
Учииель химии:
В начале урока мы говорили о том, что молекулы пара могут переходить обратно в жидкость. Это процесс называется конденсацией. Температура жидкости при этом увеличивается. Поясним процесс конденсации с точки зрения молекулярного строения. Пояснение сопровождается показом процесса с помощью аппликации на магнитной доске, где роль молекул играют либо кружочки бумаги с прикрепленными к ним магнитами, либо круглые декоративные магниты).
Учитель физики:
Таким образом, испарение и конденсация - это наиболее легко регулируемые способы изменения внутренней энергии вещества. Поэтому они должны играть большую роль в жизнедеятельности человека и животных.
Учитель биологии:
Когда жарко - человек потеет. Это хорошо. Для терморегуляции организма человека важную роль играет потоотделение. Влага, содержащаяся в организме человека,во время жары через поры эпителия выходит наружу. За счёт испарения пота уменьшается внутренняя энергия тела, за счёт этого организм охлаждается. Получается, потея, мы защищаем себя от перегрева организма.
Учитель физики:
Процесс испарения будет зависеть от условий окружающей среды, то есть от влажности окружающеговоздуха. Нормальной считается влажность воздуха 40-60 %.
Учитель биологии:
Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем тело человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное потоотделение ведёт к охлаждению организма, помогает работать в условиях высокой температуры. Если же влажность окружающего воздуха высокая - более 70 %, то жить и работать становится тяжело (влажные тропики, красильные цеха заводов). Если влажность меньше 40 % при нормальной температуре воздуха, это приводит к усиленной потери влаги организмом, что ведёт к его обезвоживанию (пустыни, металлургические заводы). Различные условия окружающей среды, затрудняющие или ускоряющие испарение, нарушают регулирование теплоотдачи организма.
Учитель физики:
С изученными на уроке явлениями испарения и конденсации нам постоянно приходится сталкиваться в повседневной жизни. Несколько дней назад мы создали творческую группу, которая получила задание доказать и обосновать как проявляются явления испарения и конденсации в различных отраслях и повседневной жизни.
Закрепление изученного материала.
1-й учащийся:
Мы будем на горячий чай, чтобы ускорить испарение и охлаждение. Мы прежнем в мокрой одежде главным образом потому, что при её высыхании теплота испарения отдается нашей кожей. Чтобы определить направлением очень слабого ветра, жители степей погружают руку в воду, а затем поднимают ее вверх: лёгкий холодок, который ощущается с одной стороны влажной руки, указывает направление движения воздушного потока.
2-й учащийся:
Чтобы защитить в жару продукты от порчи их иногода покрывают влажной тканью. В северных странах при сильном морозе часто смазывают лицо жиром для уменьшения испарения с поверхности кожи, а значит уменьшения ее охлаждения. Для быстрого охлаждения очень нагретых тел применяют воду как дешёвое вещество, забирающие большое количество теплоты при испарении.
Ученый-географ:
Процессы испарения и конденсации играют огромную роль в регулировании климата. Всего с поверхности Земли за год а среднем испаряется 518600 кубических километров воды. Этого количества достаточно, чтобы покрыть всю поверхность земного шара слоем, больше существующего. На протяжении года столько же выпадает осадков. Но мы не только наблюдаем за этими процессами, но и умеем управлять ними. Например, зная, что на юге очень часто зимы без снега с помощью самолётов в облаках распыляются специальные вещества. Они становятся центрами конденсации, на которых образуются капли воды. За двое суток работы самолётов 150000 на полей может быть понято слоем снега толщиной 3 см.
Ученый-биолог:
С испарением воды связаны процессы питания растений. На различных фазах развития растение потребляет различный объем воды из почвы. С ростом площади поверхности листа растения почва все больше закрывается от солнца, меньше нагревается и меньше испаряет влаги, но увеличиваются затраты воды на испарение с поверхности листвы. Различные растения за вегетативный период тратят на это разное количество воды. Например, один росток подсолнечника за лето теряет 100-150 л, а один стебель кукурузы 150 л. Количество теплоты, израсходованное этими культурами на испарение равно количеству теплоты, выделяющееся при сгорании 16,7-25,1 кг каменного угля.
Ученый-аграрник:
На протяжении лета на испарение одно растение теряет примерно 1,5-2 л, а все пшеничное поле площадью 1 на - 300-400 т воды. Правильная и своевременная обработка почвы уменьшает испарение на 25-30%. На столько же уменьшается испарение влаги по наличии лесозащитных полос. На явлении испарения основана и сушка скошенной травы,сбор зерновых, просушка зерна. Для этого используются специальных сушильные комплексы.
Учитель физики:
Изучив тему сегодняшнего урока, мы узнали какую большую роль играет испарение в жизни человека, животных и растений.
Подведение итогов урока.
Учитель физики:
Наш урок окончен. Позвольте объявить результаты урока. (Учащиеся получают оценки).
Учитель химии и учитель биологии:
На уроке все хорошо поработали. Мы благодарим вас за сотрудничество, за ваше старание и сообразительность.
Домашнее задание.
Изучить параграф 16.
Провести и описать домашний опыт. (Налейте одинаковое количество воды в маленький стаканчик и тарелку, поставьте в спокойное место, запишите дату и время начала опыта. Запишите время испарения жидкости. Определите диаметр, а затем и площадь стаканчика и тарелки. Поставьте время испарения жидкости с площадью ее поверхности. Сделайте соответствующий вывод.)
