Цели урока:

Познавательные: ознакомить учащихся со свойствами воды.

Развивающие: формировать умение анализировать известные природные явления и экспериментальные факты, делать логические заключения, выводы и обобщения на их основе, применять имеющиеся знания в различных ситуациях.

Воспитательные: воспитать творческое мышление учащихся; воспитать экологическую культуру и любовь к окружающей среде; воспитание детей на основе семейных традиций.

Тип урока: комбинированный.

Метод урока: эвристический.

Технология: развивающая, информационная.

Оборудование: компьютерные слайды, вода, сосуды различных объемов, лед, рисунки, пластилин, шар, масло, фольга, фломастер, чернила, пузырек, нить, банка, соль, ложка, спичка.

Урок предназначен для учащихся среднего звена (6-8 кл.) и проводится с силами учащихся 9-х классов и учителем физики.

План

1. Вода – источник жизни на Земле

а) вода в нашей жизни

б) вода и природа

в) водная среда

г) физические свойства воды

2. Экология и вода

3. Увлекательный мир физики с водой

4. Физика на кухне

5. Задание с рисунками

6. Эврика

Вступление учителя. Посмотрите вокруг, что окружает вас: твердые тела, газы, жидкости. Это почва, камни, дома, машины, мебель, вода, воздух, газ, горящий в кухонной плите и в автомобильном двигателе. Все эти тела состоят из молекул и атомов. Строение и свойства тел зависит от составляющих их частиц – атомов и молекул, от того, как частицы связаны друг с другом, как движутся (рис. молекулы воды). Живые существа и растения состоят в основном из атомов углерода и водорода. Число атомов в таких молекулах может быть и десятки, и тысячи. Важно помнить и то, что живые организмы почти на 80% состоят из воды.

Когда мы имеем дело с водой, изучая физические явления, то предполагаем, что это чистая, идеальная вода, состоящая из молекул НО. А какая вода в реке, в водопроводной сети и какие свойство обладает это чудесная жидкость? Давайте, послушаем учащихся, которые подготовили нам интересные сообщение.

Ученик первый (рис. воды). Вода в нашей жизни – самое обычное и самое распространенное вещество. Однако с научной точки зрения это самая необычная, самая загадочная жидкость. Вода же в нашем сознании является прообразом всех жидкостей, и тем более удивительно, когда мы называем ее самой необычной. Но в чем же заключается необычность воды? Дело в том, что трудно назвать какое- либо ее свойство, которое не было бы аномальным. То есть ее поведение (в зависимости от изменения температуры, давления и других факторов) существенно отличается от такового у подавляющего большинства других жидкостей, у которых это поведение, похоже, и может быть объяснено из самых общих физических принципов. К таким обычным, нормальным жидкостям относятся, например, расплавленные металлы, сжиженные благородные газы, органические жидкости (бензин, спирты). Вода имеет первостепенное значение при большинстве химических реакций, в частности и биохимических. Древнее положение алхимиков – "тела не действуют, пока не растворены” - в значительной степени справедливо. Человек и животные могут в своем организме синтезировать первичную воду, образовывать ее при сгорании пищевых продуктов и самих тканей. У верблюда, например, жир, содержащийся в горбу, может путем окисления дать 40л воды. Связь между водой и жизнью столь велика. Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученый академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал "Самое необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев начал свою книгу "Занимательная физиология” с главы о воде – "Вещество, которое создало нашу планету”. Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Ученик второй (рисунки воды с природой). Вода – весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3\4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы. Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т.п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Для обеззараживания питьевой воды ее хлорируют.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма.

Третьей ученик (рис. водная среда). Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров – около 98% всей воды на Земле. Вода в океане соленая, причем большая ее часть сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температура, примерно равную 3,7 С.

Подземные воды бывают солеными, соленоватными и пресными.

Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно – бытовых нужд требуется пресная вода. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. куб. км-ров. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию. С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды.

Четвертый ученик (рис. физические свойства воды). Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4С плотность её увеличивается, и лишь при дальнейшем нагревании её плотность уменьшается.

Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью (4200Дж/кг С), поэтому в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре. При плавлении льда объём, занимаемый водой, уменьшается, давление понижает температуру плавления льда. Пусть лед и жидкая вода находятся в равновесии при °С. При увеличении давления равновесие вызывает превращение льда в жидкость, это означает, что температура плавления льда снижается. Нагревание воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей. Этим объясняется высокая теплоемкость воды. Водородные связи между молекулами воды полностью разрываются только при переходе воды в пар.

Пятый ученик (рис. экология). А какая вода в реке, водопроводной сети? О речной воде большинство из вас скажет – мутная или грязная, а о водопроводной – чистая. Это верно, к сожалению, по отношению к речной воде и неверно к водопроводной. Она чистая в пищевом смысле, но на самом деле это очень слабый раствор в воде многих веществ. Присутствие их в малых количествах безопасно для человека и даже полезно. Но если в воде много алюминия или фтора, это вредно и даже опасно для здоровья.

Для живых существ введение примесей в природную воду, воздух или почву допустимо в очень малых количествах до определенного предела. Этот предел определяется санитарными нормами как предельно допустимая концентрация, или сокращенно ПДК. При превышении этого предела и примеси становятся загрязнителями, опасными для человека и живых существ. Примеси в результате теплового движения молекул с течением времени распространяются в воде или воздухе, а ветры и течения разносят их на большие расстояния. Например, ядохимикаты, смытые дождем с полей у Коломны, доплывут по Оке до Нижнего Новгорода и по Волге до Астрахани. Из-за этого пропали знаменитые осетры в Оке и намного меньше их стало в Волге, а большое число рыб поражено различными болезнями. Кроме ядохимикатов, огромное количество других вредных и ядовитых веществ сбрасывается предприятиями в реки и озера (рис.).

Избыток углекислого газа в атмосфере, которые выбрасывается сгорания при сжигании топлива, опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей, потеплению климата из-за "парникового” эффекта. Процесс диффузии также играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Например, может быть уверенным, что моющие средства, слитые в канализацию в Одессе, окажутся у берегов Грузии и Турции из-за диффузии и существующих течений.

Загрязнение водоемов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают. Загрязнение воды нефтепродуктами и другими веществами изменяет, физические свойства воды и ухудшает условия жизни водных обитателей. Часть их погибает. Так начинается гибель реки или озера. Все элементы в природе участвуют во множестве круговоротов. Нарушение природных круговоротов приведет к гибели жизни на Земле.

Учитель. Вот, ребята, мы сегодня с вами познакомились со свойствами воды. Нам надо беречь природу и охранять. Для организации охраны вод от загрязнения крайне важно располагать данными о том, какое количество тех или иных стоков может быть счищено естественным образом в речной или озерной воде, за какое время, и на каком расстоянии от мест сброса. На основе таких материалов можно правильно сочетать искусственные и естественные способы очистки стоков.

Можно предположить, что мы уходим от физики. Но, рассматривая простые физические явления и понятия, мы тем самым пытаемся понять сложные процессы, происходящие в окружающей среде. В этом сила физики.

Практические занятия:

1. "Увлекательный мир физики с водой”

Налейте в стакан воды и осторожно опустите на ее поверхность 3-4 капли растительного масла. С течением времени они расплывутся и покроют всю поверхность воды тонкой пленкой. Повлияет ли такая пленка на испарение воды?

Вывод. Конечно. Молекулам воды трудно пробиться через вязкую пленку масла. Испарение будет происходить медленнее. А теперь обратите внимание на отражение света от поверхности чистой воды и поверхности, покрытой масляной пленкой. Свет отражается по-разному, во-втором случае сильнее. А это значит, что солнечного света, необходимого для жизни водных животных и растений, проникнет в воду меньше. Для того чтобы в воде жили рыбы, мелкие животные, растения, помимо света необходим еще и кислород, который растворяется в воде, попадая в нее сквозь поверхность. Значит, если попадут нефтепродукты (бензин, керосин, мазут) на поверхности воды что происходит?

а) (Два одинаковых стеклянных стакана, фольга, фломастер). Заполните оба стакана наполовину водой на одинаковом уровне, и отметьте фломастером. Один стакан плотно накрой фольгой.

Оставь оба стакана в теплом месте, снова проверь уровень воды. В каком из стаканов воды стало меньше?

Что происходит?

б) Почему ты чувствуешь холод после теплой ванны?

После бега наперегонки потеешь, тебе становится прохладнее. Почему? (Потому что вода испаряется с твоей кожи и уносит тепло)

а)  Кипящая вода "выпускает” пар, если продержишь холодную ложку в струе пара, с нее начнет капать вода. Что происходит?

Когда образующийся из горячей воды водяной пар встречается с холодным воздухом снаружи и конденсируется.

А, теперь объясните, откуда берется дождь?

Почему за летящим самолетом остаются белый след в небе? (Конденсация)

Почему зимой "окно плачет”?

(Пузырек, широкая банка с водой, нитка, пищевой краситель или чернила)

Завяжи нитку вокруг горлышка пузырька. Заполни пузырек горячей водой и добавь одну-две капли красителя или чернил. Осторожно опусти пузырек в банку.

Понаблюдай, как окрашенная вода поднимается вверх, cловно извергается вулканчик.

Что происходит? (Горячая вода легче, чем холодная, поэтому она поднимается вверх)

(Стакан с водой, кубик льда, спичка, немного соли)

На плавающий в воде кусочек льда аккуратно положи  спичку и посыпь немного соли вокруг спички. Вскоре она вмерзнет в лед, и ты сможешь за эту спичку поднять кусочеки льда.

Что происходит? (Когда посыпаешь солью лед, он тает.

Это происходит потому, что соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем обычная, ниже °С. Но под спичку соль не попадает, и она оказывается вмерзшей в  лед.)

6. "Лед требует пространства”

(Маленькая аптечная бутылочка из стекла или толстого пластика, вода)

Заполни бутылку до краев водой и сделай неплотную крышку из фольги, и поставь в холодильник и подожди, пока вода хорошенько замерзнет. Посмотри, лед приподнял крышку. Что происходит?

Лед занимает больший объем, чем вода, из которой он получается. Именно по этой причине зимой могут лопаться водопроводные трубы.

Задания с рисунками – работа учащихся по группам. 

Вопросы по теме "Чаепитие”

1. В чем обычно кипятят воду для приготовления чая в вашей семье? Почему?
2. Как происходит нагрев воды в данном сосуде, какова роль удельной теплоемкости вещества в этом процессе?
3. Какие агрегатные превращения вещества наблюдаются?
4. В какой посуде заваривают чай? Почему? Какие физические явления, процессы сопутствуют этому? Есть ли секреты заваривания чая в вашем доме, на чем они основаны?
5. Из чего пьют чай в вашей семье? Объясните, с чем, с точки зрения физики, связан выбор данной посуды?
6. Как вы объясните "маленькое чудо” - растворение сахара в чае?
7. Что обычно подается к чаю? Что вы любите больше? Попробуйте связать свои пристрастия во время чаепития с физикой.
8. Вы любите горячий или холодный чай? Если холодный, то, как его обычно охлаждаете?

Задания с рисунками дается заранее, как домашняя работа. Учащиеся работает по группам и чтобы показать, опыты они дома приготавливает приборы.

Домашняя экспериментальная работа

Задача: выявить влияние таяния льдов на уровень воды в Мировом океане.

Уточненная задача исследование: проверить, действительно ли таяние полярных льдов вызовет повышение уровня Мирового океана, и если да, то каких льдов – в Северной или Южной полярных областях?

Положите в два высоких стакана по одинаковому количеству льда. Долейте в стаканы холодной воды: в один стакан столько воды, чтобы весь лед плавал в воде, а во второй - столько, чтобы нижние кубики опирались на дно.

1 стакан – моделью плавающих льдов в Северной полярной области, а лед во 2-м стакане моделью льдов в Южной полярной области. Завяжите вокруг стаканов нитки, чтобы они отмечали уровень воды в каждом стакане. Запишите свои предложения о том, как должен измениться уровень воды в стакане после того, как весь лед в них растает. Сравните свои предсказания с реальными результатами опыта. Обсуждать будем во время урока.