Поурочные разработки по физике 8 класс для УМК Пёрышкин Базовый уровень с 2023 года. Урок № 3 по теме «§3. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления». Тематическое планирование составлено по Методическому пособию издательства Просвещение 2023 года (авторы О. А. Черникова, С. Н. Гладенкова, В. В. Кудрявцев) с учетом ПЭС новой ФОП ООО (приказ № 704). Цитаты из учебных пособий использованы в учебных целях. Код материалов: Физика 8 класс Урок 3.
Вернуться к Списку уроков Баз.уровня.
Физика 8 класс. Урок № 3.
Тема: Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления
Ресурсы: учебник § 3; Конспект § 3, Онлайн-тест по § 3.
Организационный этап
(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие. Проверяется выполнение домашнего задания)
Мотивационный этап
Ребята, задумывались ли вы, почему водомерка легко скользит по поверхности пруда, не проваливаясь? Это возможно благодаря тому, что её лапки покрыты несмачиваемыми водой волосками, а сама поверхность воды ведёт себя как упругая плёнка.
- А знаете ли вы, что именно капиллярные явления поднимают воду от корней к листьям самых высоких деревьев на высоту до нескольких десятков метров? Без этого механизма леса и даже обычная трава не могли бы существовать.
- Почему врачи рекомендуют промокать рану чистой марлей, а не просто прикладывать её? Марля — это сеть тонких капилляров, которые впитывают влагу, отсасывая её из раны.
- Интересно и то, что намокание перьев птиц при разливе нефти губительно не только из‑за потери плавучести: нефть смачивает перья и разрушает их структуру, лишая птицу теплозащиты.
- Когда маляры красят стены, они часто грунтуют поверхность. Грунтовка улучшает смачивание краски, и она ложится ровным прочным слоем, а без грунтовки краска собирается в капли.
Сегодня мы разберёмся, почему одни жидкости растекаются по поверхности, а другие собираются в шарики, и как это явление управляет движением влаги в природе и технике.
Изучение новой темы
Лекция (или дискуссия) на основе текста параграфа
Все вещества состоят из молекул, которые взаимодействуют не только внутри самого вещества, но и с молекулами других веществ. Именно от соотношения этих сил зависит, смачивает ли жидкость твёрдое тело.
Смачивание — это явление, при котором притяжение между молекулами жидкости и твёрдого тела больше, чем между молекулами самой жидкости. В результате жидкость растекается по поверхности, например, вода растекается по чистому стеклу, по дереву, по коже.
Несмачивание — противоположное явление: молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к материалу поверхности, поэтому жидкость собирается в сплюснутые капли. Классический пример — ртуть на стекле, а также вода на жирной поверхности или на воске.
Важно не путать: вода смачивает стекло, но не смачивает парафин. Нефть смачивает перья птиц, из‑за чего они намокают и перестают держать тепло.
Форма поверхности жидкости у стенок сосуда зависит от смачивания: если жидкость смачивает стенки, вблизи них образуется вогнутый мениск (вода в стеклянной трубке). Если не смачивает — выпуклый мениск (ртуть в стеклянной трубке).
Особенно сильно искривление проявляется в узких трубках — капиллярах. Капиллярные явления — это подъём или опускание жидкости в узких трубках. Смачивающая жидкость в капилляре поднимается выше, чем в широком сосуде; несмачивающая — опускается ниже.
Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от рода жидкости (её поверхностного натяжения и плотности) и радиуса капилляра. Чем тоньше трубка, тем выше поднимается жидкость. Эта зависимость описывается формулой: h = 2σ/(ρgr), где σ — поверхностное натяжение, ρ — плотность, g — ускорение свободного падения, r — радиус трубки.
Примеры из жизни: полотенце впитывает воду благодаря капиллярам; бумага и дерево впитывают влагу; растения питаются через капилляры. Чтобы почва не высыхала, её разрыхляют, разрушая капиллярные каналы, по которым вода поднимается к поверхности и испаряется.
Приёмы и задания, рекомендуемые на уроке 3
- Проведение и объяснение опытов, демонстрирующих явление смачивания и капиллярные явления. Фронтальные мини-опыты (по 2–3 минуты каждый):
- Капля воды на стекле и на парафинированной пластинке: учащиеся фиксируют форму капли (растекается/шарик), делают вывод о смачивании.
- Полоски фильтровальной бумаги разной ширины опускаются в воду: учащиеся отмечают высоту подъёма, сравнивают, делают вывод о зависимости от толщины капилляра.
- Тонкая стеклянная трубка в воде: наблюдают подъём, сравнивают с ртутью (если допустимо в вашей лаборатории) или показывают видео.
После каждого опыта учащиеся записывают: «Наблюдение», «Вывод», «Объяснение на языке МКТ» (силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела, поверхностное натяжение).
- Объяснение роли смачивания в красильном производстве и капиллярных явлений для растений. Работа в группах по 3–4 человека: группа 1 — «Красильное производство» (почему ткань должна смачиваться, чтобы равномерно окраситься), группа 2 — «Растения и вода» (капилляры в корнях и стеблях, подъём воды к листьям). Каждая группа готовит 3–4 предложения и 1 схематичный рисунок. Затем — мини-презентация по 1 минуте от группы, коллективное дополнение.
- Анализ практических ситуаций, связанных со свойствами жидкостей и газов. Раздайте карточки с ситуациями: «полотенце впитывает воду», «фитиль лампы подаёт керосин», «капля масла растекается по воде». Учащиеся выбирают 1–2, объясняют с позиций смачивания/капиллярности и МКТ. В конце урока — приём «один вопрос классу»: каждый пишет на стикере один вопрос по теме урока, 5 лучших вопросов учитель разбирает у доски.
- Закрепление объяснения агрегатных свойств и давления. В завершение урока дайте 1 комплексную ситуацию: «Воздушный шарик с водой и воздухом: как ведут себя слои, почему вода не выливается сразу, как давление воздуха влияет на струю». Учащиеся объясняют в 3–4 предложениях, используя термины МКТ. Это связывает материал всех трёх уроков.
Закрепление изученного материала
Вопрос 1. Что называют смачиванием?
Ожидаемый ответ: Смачивание — это явление, при котором жидкость растекается по поверхности твёрдого тела, потому что силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше, чем силы взаимного притяжения молекул жидкости.
Вопрос 2. Приведите примеры смачивания и несмачивания водой различных поверхностей. Объясните явления на основе МКТ.
Вода смачивает стекло, дерево, кожу, бумагу, чистые ткани. Между молекулами воды и этими веществами действует достаточное притяжение, чтобы жидкость растекалась тонкой плёнкой. Вода не смачивает жирные поверхности, воск, парафин, некоторые пластмассы. Молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам воска, поэтому собираются в капли, а не растекаются.
Вопрос 3. Какие явления называют капиллярными?
Капиллярными называют явления подъёма или опускания жидкости в узких трубках — капиллярах. Смачивающая жидкость в капилляре поднимается, несмачивающая — опускается по сравнению с уровнем в широком сосуде.
Вопрос 4. От чего зависит высота подъёма жидкости в капилляре?
Высота подъёма зависит от рода жидкости (её плотности и поверхностного натяжения) и от радиуса капилляра. Чем меньше радиус трубки, тем выше поднимается жидкость. Для разных жидкостей при одинаковом радиусе высота различна, так как различны силы поверхностного натяжения.
Дополнительный вопрос 1.
Что нужно сделать, чтобы можно было носить воду в решете?
Надо сделать ячейки решета настолько узкими, чтобы вода не протекала через них, либо покрыть их несмачиваемым веществом (например, парафином). Тогда вода не будет смачивать края отверстий и будет удерживаться поверхностным натяжением. В старину использовали дегтярное решето — оно не смачивается водой, и воду можно носить.
Дополнительный вопрос 2.
Для того чтобы обувь дольше носилась, рекомендуют обрабатывать её различными специальными кремами и спреями. Объясните, что при этом происходит.
Кремы и спреи образуют на поверхности обуви тонкую плёнку, которая отталкивает воду. Эта плёнка обладает свойством несмачивания, поэтому вода скатывается с ботинка и не проникает внутрь. Кроме того, защитный слой уменьшает износ кожи, не давая ей пересыхать и трескаться.
Вывод учителя
Сегодня мы выяснили, что смачивание и несмачивание — не просто любопытные явления, а важнейшие свойства веществ, определяющие поведение жидкостей в капиллярах. Понимание капиллярных эффектов необходимо для объяснения впитывания влаги тканями и бумагой, подъёма воды в растениях, работы грунтовок и гидроизоляционных материалов, а также для сохранения тепла у птиц. Без этих знаний невозможно грамотно ухаживать за обувью, защищать стены от влаги или даже правильно подготовить поверхность под покраску.
Домашнее задание
- Повторить § 3 или прочитать Конспект § 3, пройти самостоятельно Онлайн-тест по §3.
- Ознакомиться с текстом § 4.
- * Практическое задание на дополнительную отметку: … (на усмотрение учителя)
- * Творческое задание на дополнительную отметку: … (на усмотрение учителя)
Примеры заданий на дополнительную отметку
Задача 1 (базовая) «Определите высоту подъёма воды в капиллярной трубке радиусом 0,2 мм. Коэффициент поверхностного натяжения воды примите равным 0,073 Н/м, плотность воды — 1000 кг/м³, g = 10 Н/кг».
Решение: Переведём радиус в метры: r = 0,2 мм = 2·10⁻⁴ м. Используем формулу высоты подъёма в капилляре h = 2σ/(ρgr). Подставим значения: h = 2·0,073 / (1000·10·2·10⁻⁴) = 0,146 / 2 = 0,073 м = 7,3 см.
Ответ: h = 7,3 см.
Задача 2 (повышенной сложности) «В капиллярной трубке радиусом 0,1 мм спирт поднялся на высоту 5,5 см. Определите коэффициент поверхностного натяжения спирта, если его плотность равна 800 кг/м³, g = 10 Н/кг».
Решение: Из формулы h = 2σ/(ρgr) выразим σ: σ = ρgrh/2. Подставляем: r = 1·10⁻⁴ м, h = 0,055 м, ρ = 800 кг/м³. σ = (800·10·1·10⁻⁴·0,055)/2 = (0,8·0,055)/2 = 0,022 Н/м.
Ответ: σ = 0,022 Н/м.
Дополнительный материал для учителя
Если нет учебника под рукой (параграф 3 учебника).
Вы смотрели: Урок по физике 8 класс Пёрышкина §3. СМАЧИВАНИЕ И НЕСМАЧИВАНИЕ. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. Тематическое планирование по Методическому пособию изд-ва Просвещение 2023 года. Код материалов: Физика 8 класс Урок 3.
