Явище змочування. Капілярні явища

Інна Андрієнко, учитель фізики
Чернігівської ЗОШ І–ІІІ ст. № 33

Цільова група:

• учні 10 класу

Тривалість:

• 45 хв.

Мета:

• ознайомити учнів з поняттям явища змочування рідиною інших тіл та його наслідком - явищем капілярності;
• формувати вміння оцінювати роль і практичне значення явища змочування рідиною інших тіл та капілярних явищ у природі та техніці;
• розвивати спостережливість, творче мислення.

Операційні цілі (завдання):

Після закінчення уроку учень

знає

• поняття змочування і незмочування, сили поверхневого натягу, капіляра і капілярного явища;

розуміє

• причини та механізми цих явищ;

вміє

• розпізнавати явища змочування і незмочування, визначати рівень рідини в капілярі;
• спостерігати явища природи;
• встановлювати причинно-наслідкові зв’язки;

може

• відстоювати власну позицію;
• співпрацювати в групі;
• прогнозувати результати;
• спілкуватися на наукові теми.

Методи і техніки

• евристична бесіда;
• демонстраційний і фронтальний експеримент;
• робота в групах;
• дискусія;
• розв’язування експериментальних і якісних задач;
• робота з підручником.

Обладнання:

• палички-зубочистки;
• піпетки;
• шматки скла;
• олія рапсова або соняшникова;
• вода;
• барвник;
• аркуші паперу А4;
• аркуші-картки;
• олівці.

Допоміжні матеріали:

Додаток 1. Завдання для дослідження явища змочування та капілярності.

Додаток 2. Приклади тестових завдань.

Додаток 3. Завдання для закріплення вивченого матеріалу.

Хід уроку

1. Вступна частина

1.1. Привітайтеся. Налаштуйте учнів на роботу, створивши позитивний психологічний клімат у класі.

1.2. Згадайте в бесіді з учнями молекулярну будову твердих тіл, рідин і газів; взаємодію між молекулами речовини; особливості їхнього руху. Акцентуйте увагу учнів на те, що згадане вище знадобиться для ознайомлення з поки що невідомою для них силою.

Для актуалізації знань поставте учням запитання:
- Які стани речовини вам відомі?
- Як взаємодіють і рухаються молекули залежно від агрегатного стану речовини?
- Опишіть, хто бачив, яку форму приймає крапля ртуті на підлозі? Як ви збирали ці краплі? Чим ця речовина небезпечна для людини?
- Які ви знаєте способи виведення масних плям з одягу?

1.3. Уточніть, якщо потрібно, відповіді учнів. Дізнайтеся в учнів, чому саме так поводяться деякі речовини (ртуть, жир) на поверхнях і що зміниться, якщо замінити їх на іншу речовину, наприклад, воду.

1.4. Під час подальшої бесіди з учнями зверніть увагу на те, що в природі існують сили, які непомітні оку людини.
Сили ці, на перший погляд, занадто слабкі. Проте вони впливають на значну кількість процесів у природі, техніці та побуті, в тому числі на роботу всіх внутрішніх органів людини. Ми стикаємося з ними щоденно і не зауважуємо їхньої корисності, а іноді й їх руйнівної роботи. Настав час дізнатися про сили поверхневого натягу і явища, причиною яких вони є.

1.5. Після цього повідомте учням тему і мету уроку.
Повідомте учням важливість розглядуваного явища: «Змочування може пояснити застосування мийних засобів, те, чому руки в жирі або мастилі легше змити бензином, ніж водою, а також чому гуси виходять сухими з води, тощо. Прояв капілярних явищ відбувається в русі води в рослинах і капілярах, а також під час обробки ґрунту.
Наприклад, розпушуванням (руйнацією капілярів) ми зберігаємо вологу. Капілярні явища дають змогу виявити тріщини в корпусах деталей від 1 мкм, які неможливо побачити неозброєним оком».

2. Основна частина

2.1. Організуйте фронтальне дослідження явища змочування та капілярності. Для цього поділіть клас на групи. Дайте кожній групі інструкцію щодо виконання експерименту (Додаток 1). Забезпечте обладнанням кожного учасника групи. Попросіть виконувати експерименти кожного учня самостійно. Водночас запропонуйте їм обговорювати хід експерименту, ділитися результатами спостереження. Після обговорення результатів усією групою попросіть подати «звіт» в одному примірнику (це можуть бути висновки, малюнки тощо).

2.2. Запропонуйте представникам кожної групи подати результати досліджень - звіти.

Обговоріть результати експериментів, звертаючи увагу учнів на такі запитання:
- Як ви думаєте, що є причиною явища, яке ви досліджували?
- Які сили відповідають за форму краплі?
- У чому відмінність явищ змочування і незмочування?
- Що таке капіляр?
- Чому рідина в капілярі поводиться інакше? Сформулюйте умову встановлення рівня рідини в капілярі?

Запропонуйте учням вивести формулу рівноваги рідини в капілярі.

По закінченню запропонуйте учням дати відповіді на тестові запитання з вивченого матеріалу (Додаток 2).

2.3. Поставте перед учнями нову задачу: на окремому аркуші написати запитання про те, що виявилося незрозумілим у матеріалі.
Запропонуйте учням «скоригувати» їхні версії пояснення спостережених явищ і причин стосовно їх виникнення. Відзначте разом з учнями тих, хто був найближчим до істини у своїх припущеннях.

2.4. Запитайте учнів, чи всі одержали відповіді на свої питання (на міні-аркушах). Якщо для когось ще залишилися нерозгадані таємниці, запропонуйте спочатку класові дати змогу їх пояснити. Зберіть міні-аркуші й попередьте учнів, що на наступному уроці деякі з них ви використаєте для перевірки засвоєння знань.

3. Підсумкова частина

3.1. Обговоріть ще декілька прикладів з цієї теми. Проведіть дискусію, якщо пояснення не зовсім правильне. Залучайте учнів усього класу до обговорення: «Хто зможе пояснити?», «В чому полягає проблема?» Можливі приклади наведено в Додатку 3.

3.2. Поцікавтеся в учнів, чи сподобалася їм роль дослідника? Запитайте в учнів їхню думку, як пройшла дискусія, що нового вони відкрили для себе, що здивувало, а що виявилося найскладнішим.

3.3. Оголосіть домашнє завдання: опрацювати матеріал за підручником (орієнтація на розв’язування задач із цієї теми) та скласти таблицю «Позитивні й шкідливі прояви сили поверхневого натягу в природі та техніці».

Додаток 1

Завдання для дослідження явища змочування та капілярності

Група 1.

Виконати дослідження «Різні рідини»

Обладнання: два блюдечка, олія, мильний розчин, 2 піпетки (сірники або олівець).

Інструкція для виконання дослідження: вмочити олівець або сірник у соняшникову / рапсову олію й акуратно капнути на блюдце краплю. На інше блюдце капнути краплю мильного розчину.

Уважно розгляньте, як відрізняються ці краплі.

Виконайте замальовку на аркуші паперу.

Зробіть висновок.

Запропонуйте пояснення розбіжностей.

Група 2.

Виконати дослідження «Однакові рідини»

Обладнання: два блюдця, склянка з чистою водою, піпетка (сірники або олівець), шматок вершкового масла (або сала).

Інструкція для виконання дослідження: капніть на блюдечко чистої води з однієї склянки. Одне блюдце повинне бути чисте і сухе, а друге - теж чисте і сухе, але натерте вершковим маслом або салом. Капніть краплю води на кожне блюдце.

Виконайте замальовку на другому аркуші.

Зробіть висновок.

Запропонуйте пояснення розбіжностей.

Група 3.

Виконати дослідження з умовною назвою: «Як п’є дерево?»

Обладнання: газета, чайна ложка, блюдце, сірники або дерев’яна зубочистка, зеленка.

Інструкція для проведення: на газету покладіть ложку або блюдце. Капніть невеличку краплю зеленки. Доторкніться зубочисткою (або сірником) поверхні краплі лише одним кінцем. Потримайте зубочистку вертикально якийсь час (пару хвилин).

Виконайте схематичну замальовку.

Зробіть висновок.

Спробуйте пояснити побачене.

Група 4.

Виконати завдання «Прозорий папір»

Обладнання: чистий білий аркуш, газет, соняшникова олія.

Інструкція для проведення: промасліть частину білого аркуша соняшниковою олією.

Прикладіть цей папір близько до газетного тексту.

Опишіть побачене.

Зробіть припущення і поясніть цей ефект.

Група 5.

Виконати завдання «Капіляр»

Обладнання: дві піпетки, посудина з водою.

Інструкція для проведення: візьміть вузьку трубочку - аптечну піпетку. Зніміть з неї гумовий мішечок і опустіть трубочку в склянку широким кінцем. Спочатку опустіть глибше, а потім трохи витягніть.

Зробіть замальовку побаченого.

Потім опустіть піпетку вузьким кінцем. Опустіть глибше. Спробуйте потихеньку витягати. Спостерігайте за рівнем води.

Зробіть замальовку.

Опишіть побачене.

Зробіть припущення і поясніть цей ефект.

Додаток 2

Приклади тестових завдань

1. Вкажіть стан речовини, якщо вона зберігає об’єм і легко змінює форму:

а) твердий;

б) рідкий;

в) газоподібний;

г) або рідкий, або газоподібний.

2. Закінчте речення: «Дифузія проходитиме найповільніше в…»

а) нагрітій рідині;

б) холодній рідині;

в) холодному твердому тілі;

г) холодному газі.

3. Виберіть причину виникнення явищ змочування і незмочування:

а) взаємодія молекул рідини між собою;

б) взаємодія молекул рідини з молекулами повітря над її поверхнею;

в) взаємодія молекул рідини з молекулами твердого тіла і з молекулами повітря над її поверхнею;

г) взаємодія молекул твердого тіла між собою.

4. Найменшу площу при одному й тому ж об’ємі має:

а) куб;

б) куля;

в) циліндр;

г) піраміда.

5. Висота рідини в першому капілярі у 3 рази більша, ніж у другому. Порівняйте радіуси капілярів:

а) у першого капіляра радіус менший у 3 рази;

б) у першого капіляра радіус більший у 3 рази;

в) у першого капіляра радіус менший у 9 разів;

г) у першого капіляра радіус більший у 9 разів.

6. Якщо в рідину опустити тонку трубочку (капіляр), то рівень рідини в ній буде:

а) вищий за рівень зовні;

б) може бути вищий або нижчий, залежно від властивостей рідини і матеріалу капіляра;

в) нижчий за рівень зовні;

г) може бути тільки вищий, залежно від властивостей рідини.

7. В u-подібну посудину однакового перерізу налито води. На скільки підніметься рівень води в лівому коліні, якщо в праве коліно долити воду висотою 22 см?

а) 9 см;

б) 18 см;

в) 4,5 см;

г) 11 см.

8. Вкажіть одиницю коефіцієнта поверхневого натягу рідини:

а) Н/Кл;

б) Н/кг;

в) Н/м?;

г) Н/м.

9. До кінців важеля підвішено два тіла однакової маси. При поміщенні цих тіл у різні рідини (густина першої в чотири рази менша за другу) важіль буде перебувати в рівновазі, якщо точка опори у важеля буде міститися в його середині. У скільки разів різняться густини цих тіл?

а) густина другого тіла в 2 рази більша за густину першого;

б) густина другого тіла в 2 рази менша за густину першого;

в) густина другого тіла в 4 рази більша за густину першого;

г) густина другого тіла в 4 рази менша за густину першого.

10. При змочуванні значення кута змочування (краєвого кута):

а) від 0? до 90º;

б) дорівнює 90º;

в) від 90? до 180º;

г) дорівнює 180º.

Відповіді. № 1 - б; № 2 - в; № 3 - в; № - б; № 5 - а; № 6 - б; № 7 - г; № 8 - г; № 9 - в; № 10 - а.

Додаток 3

Завдання для закріплення вивченого матеріалу

1. Чому волоски пензлика у воді розходяться, а в повітрі мокрі волоски того ж пензлика злипаються? (Відповідь: пензлик, опущений у воду, змочується. Коли пензлик виймають з води, сили поверхневого натягу прагнуть зменшити площу поверхні.)

2. Чому писати чорнилом легко на щільному папері, важко на промокальному (наприклад, на серветках) і не можна писати на промасленому папері? (Відповідь: щільний папір чорнилом змочується, але капіляри в ньому заповнені іншою речовиною. Промокальний папір має велику кількість капілярів, в які проникає чорнило, тому запис на ньому виходить розпливчастим. Промаслений папір чорнилом не змочується, і воно на ньому збирається краплями.)

3. Чому, перш ніж покрити штукатурку олійною фарбою, попередньо проводять ґрунтовку оліфою? (Відповідь: попередню ґрунтовку оліфою проводять, щоб закрити капіляри в штукатурці, в іншому випадку масло буде вбиратися в капіляри, а барвний порошок залишиться на поверхні й легко обсиплеться.)