Методическая разработка урока
для учащихся 10 класса
по теме «Кипение»
( с использованием сингапурской методики)
Учитель физики
МБОУ «Школа №85»
Ново-Савиновского района г. Казани
Казань-2016г.
Оглавление
1. Цели и задачи урока……………………………………………………..3
2.Ход урока…………………………………………………………………4
3.Организационный момент………………………………………………4
4.Повторение пройденного материала по теме: «Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар»……………………………………4-11
5. Изучение нового материала………………………………………….11-17
6.Закрепление знаний, умений, навыков…………………………………18
7.Домашнее задание……………………………………………………….19
8. Подведение итогов урока (рефлексия)……………………………..….19
9.Учебно-методическая литература и источники……………………….20
10.Приложение………………………………………………………….21-22
Урок по физике
на тему «Кипение».
Цели и задачи урока:
- Образовательные:
Углубить, изученное ранее, понятие «кипение»;
объяснить процесс «кипения» с точки зрения молекулярно – кинетической теории,
дать определение температуры кипения,
показать зависимость температуры кипения от давления, продемонстрировать кипение воды при пониженном давлении.
- Развивающие:
Развитие логического мышления;
развитие интеллектуальных умений: анализировать, выделять главное;
развитие познавательного интереса.
- Воспитательные:
Воспитание любви к профессии;
содействовать в ходе урока формированию основных мировоззренческих идей;
познаваемость мира и его закономерностей.
Тип урока: изучение нового материала.
Вид урока: рассказ с применением демонстрационного опыта.
Метод ведения урока: комбинированный.
Формы работы: устный опрос, индивидуальная работа, работа в командах и парах.
Ход урока.
Организационный момент.(5 мин.)
Структура МЭНЕДЖ МЭТ (Табличка в центре стола, позволяющая удобно и просто распределить учеников в одной команде)
ХАЙ ФАЙВ (Сигнал тишины и привлечения внимания учителя)
Повторение пройденного материала по теме: «Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар».( 10 мин.)● задания по карточкам
Индивидуальная работа в команде по обучающей структуре
СИМАЛТИНИУС РАУНД ТЭЙБЛ («одновременный раунд тейбл» - обучающая структура, в которой 4 участника в команде одновременно выполняют письменную работу на отдельных листочках и по окончанию одновременно передают друг другу по кругу).
Учащимся раздаются заранее подготовленные листы с задачами. На каждом листе задания, относящиеся к определенной теме повторения. После 1-го раунда учащиеся записывают результаты участников в своих тетрадях.
Вариант - 1.
Давление водяного пара при 15 0 С равно 1280Па, объём – 5,76 л. Каким будет давление пара, если температура повысится до 27 0 С, а объём увеличится до 8 л.
Вариант - 2.
Давление насыщенного пара спирта при 0 0 С равно 1,6 кПа, а при 60 0 С - 46,6 кПа. Сравните значения плотности пара при этих температурах.
Вариант - 3.
Давление водяного пара при 10 0 С равно 1000Па, объём – 3 л. Каким будет давление пара, если температура понизится до 5 0 С, а объём уменьшится до 2 л.
Вариант - 4.
Давление насыщенного водяного пара при 10 0 С равно 1,23 кПа, а при 20 0 С - 2,33 кПа. Сравните значения плотности пара при этих температурах.
● опрос по вопросам
ФИНК-РАЙТ-РАУНД РОБИН – «подумай-запиши-обсуди в команде». Во время выполнения данной структуры участники обдумывают высказывание или ответ на какой-либо вопрос, записывают и по очереди обсуждают свои ответы в команде.
Почему температура воды в открытых водоёмах летом жарким днём ниже температуры окружающего воздуха?Решение:
При испарении жидкости её покидают наиболее быстро движущиеся частицы, при этом температура испаряющейся жидкости понижается. Таким образом, испарение происходит за счёт уменьшения внутренней энергии жидкости.
Почему при дожде становится холоднее?
Решение:
При дожде площадь испарения у данной массы распылённой воды очень велика, что увеличивает скорость испарения. Так как процесс испарения происходит с поглощением энергии, то в данном случае испарение идёт за счёт уменьшения внутренней энергии атмосферного воздуха.
Почему вода гасит огонь? Что быстрее потушит пламя – кипяток или холодная вода?
Решение:
Когда водой заливают горящее тело, то вследствие испарения воды температура горящего тела снижается настолько, что реакция горения прекращается. Кроме того, образующийся вокруг горящего тела водяной пар прекращает доступ кислорода к нему. Быстрее потушит пламя кипяток, так как он превращается в пар быстрее, чем холодная вода.
Вы собрались завтракать и налили в стакан чёрный кофе, но зазвонил телефон. Что надо сделать, чтобы к вашему возвращению кофе был бы горячее: налить в него молока сразу, перед уходом, или после, когда вы вернётесь? Почему?
Решение:
Молоко надо налить в кофе сразу, перед уходом, так как молоко содержит жир, который замедляет испарение. Следовательно, если в кофе сразу долить молока, то кофе остынет медленнее.
Почему, когда, купаясь в жаркий день, вы входите в воду, вода кажется холоднее воздуха, а когда выходите, то воздух кажется холоднее воды?
Решение:
У воды большая теплоёмкость, потому она нагревается медленнее, чем воздух; таким образом, она холоднее воздуха. Когда выходите из воды, то капельки воды, оставшиеся на теле, испаряются. Процесс испарения происходит с поглощением энергии, которую капельки воды забирают не только у окружающего воздуха, но и у тела. Тело при этом охлаждается, и воздух кажется холоднее воды.
Почему купающемуся не становится холодно, когда он выходит из реки во время летнего, тёплого дождя?
Решение:
Когда выходят из реки, на теле остаются капельки воды, которые начинают испаряться, забирая у тела и окружающего воздуха тепло, то есть энергию. Во время дождя испарения не будет, поэтому кожа человека не охлаждается и не становится холодно.
Почему мы не получаем ожога, если кратковременно касаемся горячего утюга мокрым полотенцем?
Решение:
Когда касаются утюга мокрым полотенцем, то в месте, где прикасается палец, часть энергии утюга тратится на испарение воды. Поэтому в этом месте утюг охлаждается и мы не получаем ожога.
Почему зимой оконные стёкла потеют, если в комнате много людей?
Решение:
Большое скопление людей в комнате повышает содержание водяного пара в воздухе, который близок к насыщению. В таком состоянии достаточно небольшого охлаждения воздуха, чтобы пар начал конденсироваться. Попадая на оконные стёкла, пар конденсируется, то есть идёт процесс перехода вещества(водяного пара) из газообразного состояния в жидкое.
Почему сырые спички или дрова не загораются?
Решение:
При трении головки спички о шероховатую поверхность коробки спичке сообщается значительная энергия, в результате чего она нагревается. Но так как спичка сырая, то большая часть этой энергии расходуется на испарение влаги, содержащейся в сырой спичке. Поэтому спичка не может нагреться до температуры воспламенения и не загорается. Сырые дрова также не загораются, так как большая часть энергии, переданной при нагревании огнём, тратится на испарение влаги.
Изучение нового материала.( 15 мин.)
1. Механизм закипания жидкости (объяснение кипения на основе МКТ).
Испарение происходит при любой температуре. Если температуру жидкости увеличивать, то интенсивность испарения увеличивается. И, наконец, жидкость начинает кипеть.
Происходит это так.
а/ В жидкости всегда есть растворённые газы, которые невидимы невооружённым глазом. Они выделяются на дне и стенках сосуда. Внутри пузырьков находится насыщенный пар жидкости.
б/ Если жидкость нагревать, то температура пара в пузырьках увеличивается, возрастает давление насыщенного пара, и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы пузырьки начинают подыматься вверх.
в/ Попадая в верхние, ещё не прогретые слои жидкости, пузырьки охлаждаются, давление в них резко падает и пузырьки уменьшаются в объёме, и захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создаёт характерный шум (шум ещё создаётся при отрывании пузырьков пара со дна и стенок сосуда).
г/ Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Всплывшие пузырьки начинают лопаться, когда давление насыщенного пара, которым они(пузырьки) заполнены, будет превосходить атмосферное давление воздуха.
При кипении по всему объёму жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность.
2. Температура кипения. Зависимость температуры кипения от давления.
Температура кипения - это температура, при которой давление насыщенного пара жидкости начинает превосходить внешнее давление на жидкость.
Значит, температура кипения зависит от внешнего давления на жидкость. Чем больше внешнее давление, тем больше температура кипения, и, наоборот, чем меньше внешнее давление, тем меньше температура кипения.
Температура кипения – остаётся постоянной в процессе кипения.
Почему? Чем большее количество теплоты подводится к жидкости, тем больше всплывает и лопается пузырьков. Так как каждый лопнувший пузырёк охлаждает жидкость, то температура жидкости остаётся постоянной.
Таблица 1.
Температура кипения
( 0 С при давлении 760 мм. рт. ст. )
Алюминий | 2467 | Медь | 2300 |
Вода | 100 | Нафталин | 218 |
Водород жидкий | -253 | Олово | 2300 |
Воздух жидкий | -193 | Ртуть | 357 |
Гелий жидкий | -269 | Свинец | 1600 |
Железо | 3200 | Спирт | 78 |
Золото | 2947 | Цинк | 906 |
Кислород жидкий | -183 | Эфир | 35 |
3. Опыт 1: Можно ли воду вскипятить кипятком?
Налить воду, подвесить колбу. Колба – в воде. Когда вода в сосуде закипит, то должна закипеть и вода в колбе, но мы можем ждать очень долго, но всё равно вода в колбе не закипит. Вода будет очень горяча, но кипеть она не будет, так как кипяток оказывается недостаточно горячим, чтобы вскипятить воду.
Почему?
Чтобы довести воду до кипения, недостаточно нагреть её до 100 0 С: надо ей сообщить ещё (значительный запас) тепло, для того, чтобы перевести воду в пар.
Чистая вода кипит при 100 0 С и выше этой температуры при обычных условиях она не поднимается, сколько бы мы её не нагревали.
Значит в банке вода при 100 0 С и воду в колбе мы нагреваем только до 100 0 С. Значит вода в колбе не сможет перейти в пар, так как вода температурой 100 0 С не сможет доставить воде в колбе избыток теплоты.(для 1 гр воды при 100 0 С надо ещё 500 кал., чтобы перейти в пар).
Вот почему вода в колбе хотя и нагревается, но не кипит.
4. Опыт 2: Можно ли вскипятить воду холодной водой?
Колбу до половины заполним водой. С помощью горелки воду в колбе доведём до кипения. Когда вода закипит – быстро заткнуть колбу пробкой и перевернуть её, подождать пока кипение прекратится.
Затем облить колбу горячей водой, вода не закипит. Затем облить колбу холодной водой – вода закипит. Холодная вода сделала то, что не смог сделать кипяток!
Это произошло потому, что холодная вода охладит стенки колбы; из – за этого пар внутри колбы сгустится в водяные капли. А так как воздух из колбы был выгнан ещё при кипении, то теперь вода подвержена в нём гораздо меньшему давлению. Но при уменьшении давления на жидкость она кипит при температуре более низкой. Поэтому в колбе будет кипяток, но не горячий!
5. Дополнение о процессе кипения.
Кипение тесно связано с наличием растворённого газа в жидкости. Если же жидкость лишена примесей и не содержит пузырьков газа, то можно нагреть эту жидкость до температуры, которая превышает температуру кипения жидкости. Такая жидкость называется перегретой.
Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры, превышающей нормальную температуру кипения.
6. Использование кипения.
КОННЕКТ-ЭКСТЕНД-ЧЕЛЭНДЖ – «связать – расширить - продумать» - обучающая структура, помогающая расширить (углубить) знания по теме, связывая их с предыдущим опытом и продумывая возможные трудности.
● В паровом котле при давлении 1,6*102 Па вода кипит при температуре
200 0 С.
● В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах – автоклавах кипение воды происходит также при повышенном давлении и вода кипит там при температуре больше 100 0 С, поэтому автоклавы применяют для стерилизации хирургических инструментов и белья.
● На высоте 5 км над уровнем моря, где давление ниже атмосферного в 2 раза, температура кипения воды равна 83 0 С. А на вершине Эвереста давление воздуха 37 кПа (0,4 атм), а температура кипения – 74 0 С. При такой температуре невозможно ни заварить чай, ни сварить мясо.
●Для получения сухого молока без изменения его состава кипячение молока проводят при пониженном внешнем давлении и соответственно пониженной температуре кипения.
● Устройство скороварки – это герметичная кастрюля, где давление выше атмосферного, температура кипения воды составляет примерно 120 0 С.
А известно, что скорость приготовления пищи на каждые 10 0 С свыше 1000С, удваивается. Так как в скороварке 120 0 С, т. е. на 20 0 С свыше 100 0 С, то пища будет готова в 4 раза быстрее, чем в обычной кастрюле.
● В котлах паровых машин, где давление пара примерно 15 атм. – температура кипения воды примерно 200 0 С.
● В холодильной технике – используется кипение при пониженном давлении для получения сверхнизких температур.
7.Интересные факты.
- При кипячении воды её молекулы движутся со скоростью 650 метров в секунду. Дистиллированная вода взорвется при закипании. Это произойдет из-за того, что в ней нет каких-либо посторонних веществ или добавок. Как следствие отсутствуют центры кипения и весь объем воды закипает одновременно. Нельзя кипятить воду больше одного раза, при повторном кипячении выделяется диоксин, ядовитое вещество, вызывающее рак. За сутки человек выделяет столько тепла, что его хватит, чтобы довести до кипения 33 литра ледяной воды. В качестве защиты от хищников жуки-бомбардиры выстреливают жидкость, доведенную до температуры кипения. Эта жидкость состоит из токсичных веществ, выделяемых задней частью. Пульсирующая струя встречается как минимум у одного вида жуков. Креационисты часто используют такое сложное устройство жука как доказательство того, что такая система не могла образоваться в ходе эволюции. Продолжительность варки картофеля, начиная с момента кипения, не зависит от мощности нагревателя. Продолжительность определяется временем пребывания продукта при температуре кипения.
Мощность нагревателя не влияет на температуру кипения, а влияет только на скорость испарения воды. Кипением можно заставить воду замерзнуть. Для этого надо производить откачку воздуха и водяного пара из сосуда, где находится вода, так, чтобы вода все время кипела. У первых электрочайников нагреватели находились под донышком. Вода не вступала в контакт с нагревателем и закипала очень долго. В 1923 году Артур Лардж сделал открытие: он поместил нагреватель в особую медную трубку и поместил её внутрь чайника. Вода быстро закипала. При переходе вещества в газообразное состояние его плотность уменьшается примерно в 1000 раз. В США разработаны самоохлаждающиеся банки для прохладительных напитков. В банку вмонтирован отсек с легкокипящей жидкостью. Если в жаркий день раздавить капсулу, жидкость начнет бурно кипеть, отнимая тепло у содержимого банки, и за 90 секунд температура напитка понижается на 20–25 градусов Цельсия.
Закрепление знаний, умений, навыков.( 8 мин.)
Для эффективного взаимодействия, проводится структура МИКС ПЭА ШЭА – обучающая структура, в которой участники смешиваются под музыку, образовывают пару, когда музыка прекращается, и обсуждают предложенную задачу, используя РЕЛЛИ РОБИН (для коротких ответов) и ТАЙМД-ПЭА-ШЭА (для развернутых ответов).
Задачи.
При каком давлении вода будет кипеть при 11 0 С? Может ли кипеть вода в кастрюле, плавающей в другой кастрюле с кипящей водой? На рис. даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой массы: воды, спирта и эфира. Определите, какой график построен для воды, какой – для спирта и какой – для эфира? 
А как вы думаете, можно ли сварить яйцо вкрутую, если вода закипает при температуре ниже, чем 100 градусов Цельсия? Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
Почему? Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
5. Домашнее задание. ( 2 мин.)
§71 (Учебник: Мякишев, Буховцев «Физика – 10 кл»). Задача:Во сколько раз отличается давление кипения воды при 10 0 С от давления кипения воды при 20 0 С? ( Р2 / Р1 -? ).
6. Подведение итогов урока. Выставление оценок. (Рефлексия).(5 мин.)
Поставьте любой знак рядом со ступенькой, наиболее точно, по – вашему мнению, отражающую степень вашего понимания материала урока.
Учебно-методическая литература и источники.
- Мякишев :учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни/ , , ; под ред. , .- 17-е изд.-М.: просвещение, 2009г. Журналы «Физика в школе»
- Источники Интернета:
*****@***ru
http://edu.1september. ru
http://nd. ru/catalog/education/
http://www. openclass. ru/node/
http://www. uchportal. ru/load/
Приложение
1.Карточки:
Вариант - 1. Давление водяного пара при 15 0 С равно 1280Па, объём – 5,76 л. Каким будет давление пара, если температура повысится до 27 0 С, а объём увеличится до 8 л. | Вариант - 2. Давление насыщенного пара спирта при 0 0 С равно 1,6 кПа, а при 60 0 С - 46,6 кПа. Сравните значения плотности пара при этих температурах. |
Вариант - 3. Давление водяного пара при 10 0 С равно 1000Па, объём – 3 л. Каким будет давление пара, если температура понизится до 5 0 С, а объём уменьшится до 2 л. | Вариант - 4. Давление насыщенного водяного пара при 10 0 С равно 1,23 кПа, а при 20 0 С - 2,33 кПа. Сравните значения плотности пара при этих температурах. |
2.Таблица
Температура кипения.
( 0 С при давлении 760 мм. рт. ст. )
Алюминий | 2467 | Медь | 2300 |
Вода | 100 | Нафталин | 218 |
Водород жидкий | -253 | Олово | 2300 |
Воздух жидкий | -193 | Ртуть | 357 |
Гелий жидкий | -269 | Свинец | 1600 |
Железо | 3200 | Спирт | 78 |
Золото | 2947 | Цинк | 906 |
Кислород жидкий | -183 | Эфир | 35 |
