Урок физики «Поверхностное натяжение. Капиллярные явления» (10 класс)

Город Новосибирск

Октябрьский район

МБОУ СОШ № 199

Учитель физики высшей квалификационной категории

Шатохина Татьяна Федоровна

Тема: «Поверхностное натяжение. Капиллярные явления»

Цель урока:

1. Выяснить причину возникновения силы поверхностного натяжения.

2. Повторить явления смачивания.

3. Вывести формулу для расчета высоты подъема жидкости по капиллярам.

4. Научиться определять коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва капель.

Ход урока:

I. Создание проблемной ситуации.

Вопросы для беседы:

1.Почему жидкость течет? (повторить силу тяжести, особенности строения жидкости и движения молекул жидкости).

2. Какая сила поднимает питательные вещества и воду по корням, стеблям и стволам растений? ( на экране растения).

II. Сформулировать тему и цель урока.

1. Накапайте пипеткой воду на 50-копеечную монетку.

2. Сколько капель воды помещается на монетке?

3. Обратите внимание на форму поверхности воды.

4. Где еще мы наблюдаем, что вода стремится быть круглой? (капли росы, капли ртути, две капли сливаются в одну)

Вывод:

Из всех тел равного объема шар имеет наименьшую площадь поверхности.

Жидкость принимает форму, при которой площадь ее поверхности оказывается минимальной.

На поверхности жидкости существуют силы, которые называются « силы поверхностного натяжения».

Тема урока:

Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.

Цель урока:

1. Выяснить причину возникновения силы поверхностного натяжения.

2. Повторить явления смачивания.

3. Вывести формулу для расчета высоты подъема жидкости по капиллярам.

4. Научиться определять коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва капель.

III. Самостоятельная работа с учебником.

Вопрос№1

Чем отличаются состояния молекул на поверхности и внутри жидкости?

Вопрос№2

Почему сокращается поверхность жидкости?

Самостоятельная работа. &11(Шахмаев). Стр.41. П.3,4.

Ответ на вопрос№1:

1.Внутри жидкости результирующая всех сил притяжения со стороны других молекул равна нулю.

На поверхности на молекулу действует сила втягивающая ее вовнутрь жидкости. Результирующая сила притяжения не равна нулю.

2. Молекулы на поверхности обладают дополнительной потенциальной энергией.

Ответ на вопрос№2:

В состоянии устойчивого равновесия потенциальная энергия минимальна.

Сокращение поверхности жидкости – это самопроизвольный процесс, ведущий к состоянию устойчивого равновесия.

IV. Коэффициент поверхностного натяжения.

Наблюдение сокращения поверхности мыльной пленки на проволочной рамке с ниткой.

Опыт делают ученики. Работают в группах.

Вопросы к учащимся:

- Что вы наблюдаете? (Опишите результат опыта).

- Объясните наблюдаемое явление. (Объясните результат опыта).

Сила поверхностного натяжения сокращает поверхность жидкости.

 

Сила, которая приходится, на единицу длины контура называется коэффициентом поверхностного натяжения.

σ = F/L

σ - коэффициент поверхностного натяжения.

F- сила поверхностного натяжения, Н

L- длина контура, м

[σ] = Н/М

V. Капиллярные явления.

Мы рассмотрели поверхностный слой жидкости, когда она взаимодействует с воздухом.

Рассмотрим поверхностный слой жидкости, когда она взаимодействует с твердым телом.

Опыт. Наблюдение поднятия воды между пластинками стекла, опущенными в воду.

Опыт делают ученики. 4 группы.

Вопросы к учащимся:

1. Опишите результат опыта.

2. Объясните результат опыта.

Наличие мениска - искривление поверхности. (Объясняется смачиванием.)

От чего зависит высота поднятия жидкости? (Как это можно объяснить?)

VI. Самостоятельная работа с учебником.

1. Выписать определения:

- угол смачивания

- мениск

- капилляр

2. Привести примеры капиллярных явлений.

Учебник Шахмаева стр.46,48.

VII. Вывод формулы:

(Учитель на доске.)

VII. Закрепление учебного материала.

1). Решение задач группами.

Задача №1. Средняя высота сосны 30 метров. Найдите радиус капилляра, если плотность воды 1000 кг/м3 . σ = 0,073Н/м.

Задача №2. В начале V тысячелетия до н.э. в районе двуречья керамических сосудов еще не существовало. Для хранения воды использовали вырытые в земле и обмазанные внутри глиной ямы, а чтобы глина не пропускала воду внутри разводили костер.

Вопрос: для какой цели разводили костер?

Ответ: при обжиге разрушаются капилляры.

Дополнительный вопрос: Для чего в жару на грядках рыхлят землю?

Задача №3. Найти разность уровней жидкости в двух капиллярных трубках, опущенных в жидкость. Плотность жидкости 800 кг/м3. Внутренние диаметры капилляров 0,04см и 0,1см. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости 22×10-3 Н/м.

Задача№4. Мыльная вода вытекает из капилляра по каплям. В момент отрыва капли диаметр ее шейки равен 1мм. Масса капли 0, 0129грамм. Определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

2).Лабораторная работа.

Предложите способы определения коэффициента поверхностного натяжения воды.

А) с помощью капилляра ( из формулу высоты)

Б) Методом отрыва капель.

Тема: «Поверхностное натяжение».

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: вода , пипетка, весы с разновесами, колба, стакан от каллориметра.

Теория:

Fпов. = mg

σL= mg

σΠd = mg

σ = mg /Πd = Mg/nΠd

m – масса одной капли

M – масса всей воды

n – число капель

Выполнение работы:

1. Определите массу колбы.

2. Пипеткой накапайте в колбу 100 капель воды.

3. Определите массу колбы с водой.

4. Вычислите массу воды в килограммах.

5. Внутренний диаметр пипетки 1мм.

6. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения воды.

7. Заполните таблицу.

8. Сравните результат с табличным и сделайте вывод.

9. Контрольный вопрос: задача №576 (задачник Рымкевича).

Дополнительное задание: Определите погрешность и запишите ответ с учетом погрешности.

Задача №1. Средняя высота сосны 30 метров. Найдите радиус капилляра, если плотность воды 1000 кг/м3 . σ = 0,073Н/м.

Задача №2. В начале V тысячелетия до н.э. в районе двуречья керамических сосудов еще не существовало. Для хранения воды использовали вырытые в земле и обмазанные внутри глиной ямы, а чтобы глина не пропускала воду внутри разводили костер.

Вопрос: для какой цели разводили костер?

Дополнительный вопрос: Для чего в жару на грядках рыхлят землю?

Задача №3. Найти разность уровней жидкости в двух капиллярных трубках, опущенных в жидкость. Плотность жидкости 800 кг/м3. Внутренние диаметры капилляров 0,04см и 0,1см. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости 22×10-3 Н/м.

Задача№4. Мыльная вода вытекает из капилляра по каплям. В момент отрыва капли диаметр ее шейки равен 1мм. Масса капли 0, 0129грамм. Определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Инструкция для учащихся:

Лабораторная работа.

Тема: «Поверхностное натяжение».

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: вода , пипетка, весы с разновесами, колба, стакан от калориметра.

Теория:

Fпов. = mg

σL= mg

σΠd = mg

σ = mg /Πd = Mg/nΠd

m – масса одной капли

M – масса всей воды

n – число капель

Выполнение работы:

1. Определите массу колбы.

2. Пипеткой накапайте в колбу 100 капель воды.

3. Определите массу колбы с водой.

4. Вычислите массу воды в килограммах.

5. Внутренний диаметр пипетки 1,6×10-3 м

6. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения воды.

7. Заполните таблицу.

8. Сравните результат с табличным и сделайте вывод.

9. Контрольный вопрос: задача №576 (задачник Рымкевича).

10. Дополнительное задание: Определите погрешность и запишите ответ с учетом погрешности.

Презентация урока "Поверхностное натяжение"
PPT / 657 Кб