Урок – творческая лаборатория по физике в 10 классе по тема: «Диффузия – основа жизни!»

Урок – творческая лаборатория по физике в 10 классе.
Тема: «Диффузия – основа жизни!»
Цели:
Образовательная: научиться определять факторы протекания диффузии в различных веществах (температурный, скоростной, состояние вещества) при выполнении исследовательской работы.
Развивающая: развить познавательные, творческие навыки учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания; реализовать принципы связи обучения физике с жизнью, усилить прикладную направленность физики.Воспитательная: воспитать творчески думающую личность.Оборудование:
экран, мультимедийный проектор, интерактивная доска, компьютер, компьютерный диск «Открытая физика», вода горячая и холодная, марганец, мензурки с аммиаком и хлороводородом, вата, фенолфталеин, секундомер или метроном.Ход урока:
Слайд №1
Черный ящик (звучит музыкальный фрагмент сопровождающий вынос черного ящика в телеигре ЧТО? ГДЕ? КОГДА?) вносится в кабинет, ведущий проходит между рядами, приоткрыв крышку и учащимся предлагается определить, что в нем находится. Учащиеся определяют по запаху, что в ящике находится апельсин.
? Как вы определили, что в ящике?
По запаху
? Как называется в физике процесс распространения запахов в пространстве?
Диффузия (формулируется определение диффузии: диффузией называется процесс самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого).
Сегодня на уроке мы будем говорить о диффузии в неживой природе
Слайд№2
Объявляется тема урока: «Диффузия – основа жизни» или «Каким был бы мир без диффузии?»
Чтобы ответить на главный сегодняшний вопрос, давайте вспомним основные положения МКТ:
Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул);
Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении;
Между молекулами существуют силы взаимодействия;
Молекулы разделены промежутками;
Слайд №3
? Какие существуют опытные и экспериментальные доказательства МКТ?
А). Броуновское движение (демонстрируется фрагмент из учебного фильма) доказывает: существование непрерывности движения молекул воды;
Слайд №4
Б). Диффузия
Слайд №5
Установите соответствие между явлениями и положениями МКТ, которые они подтверждают.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующие позиции второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами:
ЯВЛЕНИЕ Основные положения МКТ
А) диффузия 1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул);
Б) Броуновское движение 2. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении
Между молекулами существуют силы взаимодействия
Молекулы разделены промежутками
ОТВЕТ:
А Б
Правильный ответ: А (1,2,4); Б(2)
? Всегда ли диффузия протекает одинаково?
Нет. Этот процесс зависит от многих факторов, установлением которых мы сейчас и займемся.
Записываем в тетради: ФАКТОРЫ, влияющие на скорость протекания диффузии:
Агрегатное состояние вещества (в газах диффузия протекает быстрее, чем в других веществах);
Температура, при которой протекает процесс. Убедимся в этом экспериментально.
Слайд №6
Проведем опыт:
Высыпаем несколько кристалликов марганца в стакан с холодной и горячей водой, наблюдаем за окрашиванием воды, не перемешивая ее. Делаем вывод: Скорость диффузии зависит от температуры жидкости, чем выше температура, тем больше скорость диффузии.
Слайд №7
Перед исследованием следующего фактора угадайте загадку:
Слайд №8
? Четырехлетняя Маша подкралась у мамы за спиной к зеркалу и вылила себе на голову три флакона французских духов. Как мама, сидя к Маше спиной, догадалась о случившемся?
Определила по запаху.
Для определения следующего фактора, то которого зависит скорость диффузии, проведем небольшую исследовательскую работу.
ПРОБЛЕМА исследования: (перед постановкой проблемы исследования ответим на несколько вопросов:Как мама догадалась о случившемся?
Может ли мама определить, какие именно духи были пролиты?
ДА или НЕТ?
Ведь разные духи имеют различные ароматы благодаря разному составу входящих в них химических веществ, вещества состоят из разных молекул, а разные молекулы имеют разные массы (массой называется количественная мера инертности тела;инертностью называется способность тела сохранять свою скорость)
Слайд №9
Итак, ПРОБЛЕМА поставлена: зависит ли скорость диффузии молекул газа от массы молекул?
( высказываются два предположения)
1. скорость диффузии зависит от массы молекул;
при прочих равных условиях - давлении и температуре – скорость диффузии от массы молекул зависеть не будет.
ГИПОТЕЗА (научное предположение) исследования: скорость диффузии зависит от массы молекул;
ЦЕЛЬ исследования: (исходя из проблемы и гипотезы, цель исследования учащиеся формулируют самостоятельно) - определить зависимость скорости диффузии от массы молекул.
ЗАДАЧИ при помощи имеющегося оборудования, используя различные химические препараты проследить за временем протекания диффузии.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА исследования: экспресс-сообщения учащихся:
сведения о молекулах веществ, с которыми предстоит работать – аммиак и хлороводород (молекулы аммиакаNH3 (14+ 1х3= 17г/моль) гораздо легче молекул хлороводродаHCl (1 + 35,5 =36,5 г/моль);
для подтверждения или опровержения выдвинутой гипотезы, проведем эксперимент по определению скорости диффузии для различных химических веществ – аммиака и хлороводорода.
Слайд №10
МЕТОДИКА исследования (алгоритм проведения эксперимента лежит на каждом столе),учащиеся разделены на группы, каждая из которых проводит опыт с веществом: аккуратно, соблюдая правила техники безопасности, наливаем в мензурку, не касаясь ее стенок, аммиак или хлороводород, смачиваем ватку фенолфталеином, накрываем ею мензурку, одновременно включив секундомер и засекаем время начала изменения цвета ватки. Ватка на мензурке с аммиаком покраснеет быстрее, чем на мензурке с хлороводородом. Сравним время протекания диффузии в мензурке с аммиаком и хлороводородом: в мензурке с аммиаком диффузия протекает быстрее (пока идет Диффузия с хлороводородом, послушаем исторические сведения)
сведения об истории молекул (около двух тысяч лет назад Демокрит ввел слово «АТОМ»;в 1647г. француз Пьер Гассенди ввел слово «молекула»;
М.В. Ломоносов (1711-1765г.г., великий русский ученый-энциклопедист, первый русский академик, оказавший громадное влияние на развитие науки и культуры в России, ввел понятие «молекулы простого и сложного вещества»);
сведения об ученых, работавших с газами, чьими именами были названы законы (в 19 веке многие ученые работали с газами и в честь них были названы законы: АмедеоАвогадро(1776-1856г.г.,итальянский химик и физик, член академии наук в Турине, один из создателей атомно-молекулярного учения, открыл закон, получивший,в последствии, его имя),
Джон Дальтон(1766-1844г.г.,английский физик и химик, ввел в химию понятие об атомном весе, член Лондонского королевского общества),
Блез Паскаль(1623-1662г.г., французский ученый, открыл и исследовал ряд важнейших свойств жидкостей и газов, убедительными опытами подтвердил существование атмосферного давления,Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850г.г., французский физик и химик, академик Парижской академии наук, в 1802г. открыл, независимо от Дальтона, закон теплового расширения газов),
Роберт Бойль(1627-1691г.г., английский физик ихимик, один из творцов научной химии, создатель и многолетний президент Лондонского королевского общества),
Д.И.Менделеев (1834-1907г.г., русский ученый, открывший периодический закон химических элементов, который стал важнейшей вехой в развитии естествознания, был избран членом более 70 академий и научных обществ различных стран)
Слайд №11
Мы завершили исследование зависимости скорости диффузии в газах от массы молекул газов и сделали ВЫВОД (записываем в тетрадь): скорость диффузии зависит от массы диффундирующих молекул, чем больше масса молекул, тем меньше скорость диффузии.
Данные эксперимента подтверждают гипотезу нашего исследования – скорость диффузии зависит от массы молекул.
? Как определить во сколько раз скорость диффузии больше?
V1 /V2 =S1t2/S2t1 (высоту мензурки с аммиаком умножаем на на время диффузии в мензурке с хлороводородом, полученное произведение делим на высоту мензурки со вторым веществом , умноженную на время диффузии первого вещества)
Мы сформулировали несколько факторов, от которых зависит скорость диффузии в газах и жидкостях, но диффузия возможна и твердых телах, т. к. этот процесс длительный, посмотрим видеофрагмент, в котором показано, как протекает диффузия в твердых телах (демонстрируется видеофрагмент).
Слайд №12
ВЫВОД: в твердых телах диффузия протекает:
путем обмена местами атомов соприкасающихся веществ;
путем продвижения атомов между узлами кристаллической решетки;
путем циклического замещения атомов одного вещества атомами другого.
В связи с тем, что диффузия в твердых телах процесс медленный, проследите за ней дома.
Слайд №13
ДЗ: проследите в течение нескольких часов за процессом диффузии, соединив две парафиновые свечи разного цвета.
ИТОГ урока:
1 диффузией называется процесс самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого;
2 примером диффузии в газах является распространение запахов, в жидкостях – перемешивание против силы тяжести жидкостей разной плотности,
3 диффузия происходит и в твердых телах,
4скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества, от температуры, от массы молекул;
5 в газах диффузия протекает с наибольшей скоростью;
6 диффузия, как и броуновское движение, является наглядным доказательством непрерывного движения молекул во всех веществах.
Выставление оценок.
Опыт – загадка 1: в узкую трубку наливается 10мл подкрашенной марганцем воды, сверху аккуратно наливают 10 мл ацетона и отмечают уровень несмешанных жидкостей. Закрывают трубку пробкой и начинают перемешивать жидкости, медленно переворачивая трубку. После нескольких покачиваний трубки снова отмечают уровень жидкостей. Он оказывается ниже первоначального. Почему? Что доказывает опыт?
Ответ: опыт доказывает существование межмолекулярных промежутков, заполняющихся молекулами смешиваемых веществ.
Опыт – загадка 2: «Радуга в молоке». Почему в этом случае диффузия не происходит?
Большое спасибо, уважаемые коллеги, за совместную работу, надеюсь, что вы с удовольствием будете участвовать в других более крупных проектах и исследованиях. Желаю творческих успехов.
АНАЛИЗ УРОКА:
Характеристика класса: класс профильный химико-биологический, в классе 25 человек, отличников - 2 , хорошистов - 6, неуспевающих нет; уроков химии и биологии – 6 часов в неделю ( 3 часа –по программе , 3 часа- элективный курс) физики - 3 часа в неделю + 1 час индивидуально-групповых занятий; класс набран из учащихся не только городских, но и районных школ;
(правильность выбора цели)
Образовательная: научиться определять факторы протекания диффузии в различных веществах (температурный, скоростной, состояние вещества) при выполнении исследовательской работы.
Развивающая: развить познавательные, творческие навыки учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания; реализовать принципы связи обучения физике с жизнью, усилить прикладную направленность физики.Воспитательная: воспитать творчески думающую личность. (выбор типа урока) существует 5 типов уроков:
Изучение нового материала
Закрепление знаний (развитие умений и навыков)
Обобщение и систематизация знаний
Контроль знаний
Комбинированный урок
Видов уроков может быть множество (беседа, лекция, экскурсия, введение или погружение в проект, урок решения ключевых задач, творческая лаборатория, мастер-класс и др.)
(место данного урока в теме, разделе, курсе) данный урок по теме «ДИФФУЗИЯ» является одним из первых темы «Основы термодинамики» в разделе «Тепловые явления. Молекулярная физика». Важность заинтересованности учащихся при изучении и понимании процессов, связанных с диффузией, как в живой, так и в неживой природе, трудно переоценить. Тем более, будущий врач (а именно врачами хотят стать и становятся, большинство выпускников таких классов) должен очень четко представлять, как будет растворяться, диффундировать и какое действие оказывать на тот или иной орган пациента, назначенный им химический препарат.
(рациональность структуры и распределения времени) Т.к. урок прошел по плану, все, что намечено было успешно выполнено, учащиеся на протяжении всего урока были активны, заинтересованы в происходящем, можно заключить, что урок достиг своей цели. Немаловажную роль сыграла ситуация успеха, созданная на уроке, атмосфера доброжелательности, подбор материала и темп его изложения, вовлечение в работу всех учеников с учетом их способностей.