Конспект урока Смачивание и капиллярные явления

Урок №______
Группа: _________
Тема: Смачивание. Капиллярность. Капиллярные явления в быту, природе и технике.
Цели урока: способствовать формированию представления о свойствах жидкости, об особенностях поверхностного слоя, смачивании, капиллярных явлениях; раскрыть понятия: «внутреннее давление», «смачивание».
Задачи урока:
Образовательная: дать понятие об особенностях агрегатного состояния вещества, научить умению сопоставлять общие и отличительные признаки различных агрегатных состояний Развивающая: развивать мышление, внимание, умение выделять главное;
Воспитательная: воздействовать на познавательную активность учащихся через применение разнообразных форм организации занятия . Тип урока: урок овладения новыми знаниями.
Межпредметная связь: химия, гидравлика.
Учебно-методическое оснащение урока: 1. Физика: учебник для 10 классов естественно-математического направления общеобразовательных школ\ Б.Кронгарт, В. Кем, Н. Койшыбаев. – Алматы: Мектеп, 2010.
2 Персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран.
Ход урока.
1.Орг. момент. Готовность учащихся к уроку. Приветствие учащихся .
-Учащиеся образуют группы, выбирая понравившийся цвет (фишка). По цвету фишки образуют группу. Преподаватель напоминает о правилах работы в группе. Учащиеся распределяют роли в группе. Выбирают спикера группы.
2.Повторение пройденного материала.
С целью актуализации имеющихся знаний по теме занятия, студенты отвечают на вопросы преподавателя:
Какие агрегатные состояния вещества Вы знаете?
Назовите вещество, которое часто можно видеть в трех агрегатных состояниях.
Тело сохраняет свой объем, но меняет форму.
В каком агрегатном состоянии находится вещество, из которого состоит тело? (Слайды)
Имеет ли жидкость свою форму? Какую форму принимают капли жидкости в невесомости? Каким свойством жидкости пользуются, когда изготавливают посуду из расплавленного стекла?
Почему при подаче бензина в бензобак автомобиля (на бензоколонке) скорость перекачивания не должна превышать 3 - 5 м/с?
Можно ли сжать жидкость? Почему легкие насекомые - водомерки - могут быстро скользить по поверхности воды, как конькобежцы по льду, а если бы вода была абсолютно чистой, то и мы могли бы кататься на коньках по ее поверхности?
Почему водоплавающие птицы держатся на воде и не мерзнут даже в холодной воде? В чем причина их гибели при загрязнении воды нефтью? Почему фундамент кирпичных домов покрывают горячим битумом или рубероидом?
3. Изучение темы урока. Сообщение темы урока. Учащиеся записывают тему урока в тетрадь. Постановка цели урока совместно с учащимися.
Работа в группе.
1)Преподаватель подзывает к себе спикеров групп и даёт им задание. Спикер должен объяснить свой группе полученное задание.
2)Группы получают текст по теме урока и обсуждают его в группе. Каждый учащийся в группе должен рассказать, о чём идёт речь в тексте.
3) Составляют краткий конспект. .
Смачивание поверхности
Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях жидкости и внутри мыльных пузырей возникает избыточное давление Δp. Если мысленно разрезать сферическую каплю радиуса R на две половинки, то каждая из них должна находиться в равновесии под действием сил поверхностного натяжения, приложенных к границе разреза длиной 2πR и сил избыточного давления, действующих на площадь πR2 сечения (рис. 3.5.4). Условие равновесия записывается в виде 
σ2πR = ΔpπR2.
Отсюда избыточное давление внутри капли равно 
(капля жидкости).

Рисунок 3.5.4.
Сечение сферической капли жидкости
Избыточное давление внутри мыльного пузыря в два раза больше, так как пленка имеет две поверхности: 
(мыльный пузырь).
Вблизи границы между жидкостью, твердым телом и газом форма свободной поверхности жидкости зависит от сил взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела (взаимодействием с молекулами газа (или пара) можно пренебречь). Если эти силы больше сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, то жидкость смачивает поверхность твердого тела. В этом случае жидкость подходит к поверхности твердого тела под некоторым острым углом θ, характерным для данной пары жидкость – твердое тело. Угол θ называется краевым углом. Если силы взаимодействия между молекулами жидкости превосходят силы их взаимодействия с молекулами твердого тела, то краевой угол θ оказывается тупым (рис. 3.5.5). В этом случае говорят, что жидкость не смачиваетповерхность твердого тела. При полном смачивании θ = 0, при полном несмачивании θ = 180°.
Рисунок 3.5.5.
Краевые углы смачивающей (1) и несмачивающей (2) жидкостей
Капиллярные явления.
Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются.
На рис. 3.5.6 изображена капиллярная трубка некоторого радиуса r, опущенная нижним концом в смачивающую жидкость плотности ρ. Верхний конец капилляра открыт. Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести  действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей Fн сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра: Fт = Fн, где Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.
Отсюда следует: 


Рисунок 3.5.6.
Подъем смачивающей жидкости в капилляре
При полном смачивании θ = 0, cos θ = 1. В этом случае 

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.
Вода практически полностью смачивает чистую поверхность стекла. Наоборот, ртуть полностью не смачивает стеклянную поверхность. Поэтому уровень ртути в стеклянном капилляре опускается ниже уровня в сосуде.
Музыкальная физминутка.
4.Закрепление пройденного материала.
1) Учитель подзывает спикеров групп и даёт задание перевести на казахский язык термины: смачивание, капилляры, капиллярные явления, внутреннее давление.
Учащиеся в группе работают, после друг друга проверяем.
1) Учащиеся составляют вопросы по шаблону.
1.Назовите …
2. Объясните …
3.Где применяется …
4.Ответьте почему …
5. Сравните …
2) Задают друг другу вопросы попутно оценивания ответ каждого учащегося.
3) Решение задачи. Выброс на доску. Работа в группе
1.В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м.
2. На какую высоту поднялась жидкость капиллярной трубке радиусом 0,5 мм, если плотность данной жидкости 800 кг/м3 и ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м.
5. Рефлексия. Игра крестики и нулики. Учащиеся образуют 2 группы. Задают вопросы друг другу.
6. Домашнее задание. с. . Повторить.
Задача №1За счёт какого источника энергии поднимается жидкость в капилляре? Как высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра?
Ответ: За счёт внутренней энергии жидкости. Высота подъёма жидкости в капилляре обратно пропорциональна диаметру капилляра.
Задача №2Почему смачивающая жидкость образует в капиллярах вогнутый мениск, а несмачивающая – выпуклый?
Ответ: Смачивающая жидкость образует в капилляре вогнутый мениск, так как сила притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше силы притяжения между молекулами жидкости. А несмачивающая жидкость образует в капилляре выпуклый мениск, поскольку сила притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела меньше силы притяжения между молекулами жидкости.
Задача №3Выясните опытном путём, смачивается ли водой резина, алюминий, чугун, стеарин (свеча), листья комнатных растений (герань, фиалки, фикусы…), органическое стекло, фарфор, пластилин и т.д. Самостоятельно сформируйте таблицу и занесите в неё полученные результаты. Поясните результаты. Будет очень замечательно, если данные таблицы вы сопроводите рисунками ;-)
Задача №4Почему трудно снять с руки мокрую перчатку?
Задача №5Почему жировые пятна на одежде не удаётся смыть водой? Что нужно сделать, чтобы избавиться от жирного пятна?

Задача №6Проделайте следующий опыт: на поверхность воды набросайте мелких опилок (нарежьте мелко спички), коснитесь воды кусочком мыла. Что наблюдаете? Повторите опыт, коснувшись воды кусочком сахара. Результаты опытов поясните.
Задача №7Если мыло уменьшает поверхностное натяжение воды, то почему мы выдуваем мыльные пузыри, а не водяные? Какими свойствами жидкости объясняется прочность мыльной плёнки? Что происходит с мыльной плёнкой, когда она лопается? Куда она девается?
7. Выставление оценок за урок. Поощрение учащихся за работу на уроке.