«Конспект по физике на тему:»За чашкой чая»(7 класс)»


Тема урока: Физика за чайным столом. 7класс.
Цель урока: показать связь теории с практикой; научить в простых повседневных событиях
видеть новое и необычное; формировать умение наблюдать, анализировать и объяснятьфизические явления.Не только воспроизвести сумму полученных ранее знаний, которая предусмотрена программой по физике, но и научить видеть физику в окружающих нас явлениях, прежде всего в тех, с которыми мы сталкиваемся ежедневно и на которые порой в нашей суетной жизни не обращаем внимания. Иными словами, этот нестандартный урок направлен на развитие ученика: его умения разглядывать в наборе, казалось бы, случайных фактов физические явления и действие законов физики. Основа урока — придуманные мною вопросы, связанные с чаепитием, и ответы на них учащихся.
Тип урока: обобщение и закрепление знаний.
Оборудование: на столах учащихся все, что необходимо для чаепития ( чашка, ложка, сахарница,самовар,печенье,.); на лабораторном столе учителя: металлический чайник, кипятильник, чайные ложки изразных металлов, сухое горючее, бумажная коробка, спички, демонстрационный термометр,колокол воздушного насоса.
План урока.
Этапы. Время. Приемы и методы.
1.Вступление. 1 -2мин. Комментарий учителя.
2.Закрепление изученного материала. 25 – 30 мин. Беседа; демонстрации.
3.Чаепитие. 10 – 15 мин. Цель настоящего урока – показать тесную взаимосвязь теоретических знаний, полученных учащимися на уроках, с практикой, помочь в простых повседневных событиях увидеть новое и необычное. Именно тот факт, что процесс чаепития представляется учащимся до мелочей
знакомым и понятным, делает его особо привлекательным для рассмотрения происходящихпри этом физических процессов.
1.Вступление.
Физические явления окружают нас повсюду, многие из них нам уже знакомы, и мы можем дать им объяснение. Я хочу, чтобы вы увидели и убедились, что физика – это не только строгий
Храм формул, законов и правил, а сама жизнь во всех ее проявлениях. И даже в таком обыденном деле, как чаепитие, можно увидеть много нового и интересного, тем более что у вас
Уже есть необходимый запас знаний, чтобы объяснить многие явления, которые мы сегодня с
вами будем наблюдать.
Далее зачитываю правила:
группа учеников, сидящих за одним столом, называется командой;
на уроке нужно совмещать два дела: пить чай и отвечать на вопросы, задаваемые учителем;
каждый ученик должен стремиться набрать как можно больше баллов, которые даются за правильные ответы на вопросы и дополнения. За каждый верный ответ — 1 балл; за правильное дополнение — тоже 1 балл; за оригинальный ответ — 2 балла;
ученик, набравший к концу урока 6-7 баллов, получает оценку "5"; набравший 3-4 балла — "4", 2 балла — "3";
первоочередное право ответа на вопрос имеют те ученики, к которым обратился учитель или ведущий;
за подсказку, разговор и прочие нарушения хода урока вычитается 1 балл.
А теперь — вопросы.
• Перед вами электрический чайник. Как вы думаете, почему, ставя его кипятить, чайник закрывают крышкой?
{Ответ. Если чайник открыт, то часть молекул воды, имеющих большую кинетическую энергию, будет беспрепятственно улетать в пространство над чайником, унося с собой свою энергию; поэтому к чайнику нужно дольше подводить энергию извне, и он долго не закипает. Закрытый чайник закипит быстрее.)• Проведу опыт: крышку горячего чайника охлажу, облив ее холодной водой из кувшина. Затем на три спички аккуратно положу крышку так, чтобы она не прикасалась к чайнику. Через некоторое время предлагаю вам потрогать крышку. Что вы ощутите? Почему? Чем можно заменить спички, чтобы получить такой же эффект?
{Ответ. Крышка будет теплая. Мы частично устранили один из способов теплопередачи: ведь у деревянных спичек малая теплопроводность, поэтому тепло от чайника почти не будет передаваться крышке способом теплопроводности. Спички можно заменить любыми предметами из веществ, имеющих малую теплопроводность: кусочками веток, ватой, картоном, пробкой.)• Какими будут мои ощущения, если я возьму крышку с горячего металлического чайника за пластмассовую ручку? Как вы их объясните?
{Ответ. Пластмасса имеет малую теплопроводность, поэтому руке не будет горячо.)• Вода в чайнике уже закипела, из носика вырвалась наружу струя пара... Но ведь пар считается невидимым! Что же мы видим в действительности?
{Ответ. Пар невидим. Вырвавшись из носика чайника, он в прохладном воздухе конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды; вот их-то мы и видим.)• Разливая чай, я случайно капнул из носика чайника на руку кипяток. Ощущение было почти такое, как если бы мне укололи руку иголкой. Почему?
{Ответ. Молекулы кипящей воды имеют большую скорость движения, поэтому мгновенно пробивают верхнюю часть кожи и проникают в ткани мышц, вызывая ощущение боли.)• Какую температуру имеет кипящая вода в чайнике? {Ответ. ~ 100°С.)• Всегда ли кипит вода при 100 °С?
{Ответ. Все зависит от давления над поверхностью воды: чем меньше давление, тем температура кипения меньше. В горах вода кипит при 90°С, а в котельных — при 200°С.)
• Каким простым способом можно повысить температуру кипения воды в чайнике?
{Ответ. Увеличить давление над поверхностью воды. Для этого надо плотно закрыть чайник крышкой, сверху положить груз, в носик вставить пробку.)• В каких кухонных приборах применяется этот способ — увеличение давления над кипящей жидкостью? Для каких целей?
(Ответ. В скороварках. Увеличение давления вызывает повышение температуры кипения. Жидкость прогревается до температуры выше 100°С. При этом пища проваривается быстрее и лучше.)• А что такое кипение?
(Ответ. Кипение — это процесс интенсивного испарения жидкости при определенной температуре, сопровождающийся быстрым образованием и ростом пузырьков пара, прорывающихся через поверхность жидкости наружу и лопающихся там.)• Обратите внимание на заварочный чайник. В его крышке сделана небольшая дырочка. Зачем?
(Ответ. В чайник наливают горячую воду; она испаряется. Если в крышке чайника нет дырочки, то между крышкой и слоем воды скапливается пар и образуется повышенное давление, под влиянием которого вода будет выливаться из носика.)• Я прошу налить мне горячий чай в стакан, но предупреждаю, что он толстостенный. Какая опасность поджидает вас и меня? Почему?
(Ответ. Стакан может лопнуть; внутренние стенки, соприкасающиеся с горячей жидкостью, сразу же расширятся, в то время как внешние еще не успеют прогреться и сохраняют свои размеры; от этого стекло деформируется и происходит его разрушение.)• Как надо поступить, наливая кипяток, чтобы толстостенный стакан не лопнул?
(Ответ. Необходимо в стакан опустить металлическую ложечку: она примет часть тепла, температура воды станет меньше, тепловое расширение внутренних стенок будет тоже меньше; деформация не окажется столь сильной.)[Дежурный наливает из чайника каждому учащемуся кипящий чай.]
• А для чего у чашек сделаны ручки?
(Ответ. Ручка позволяет брать горячую чашку, не обжигая при этом пальцы. Она менее горяча, чем чашка, так как соприкасается с ней всего двумя точками, т.е. слабо связана с источником тепла.)• Некоторые мужчины пьют чай из стаканов, вставленных в металлические подстаканники. Влияет ли подстаканник на качество чая?
(Ответ. Металлический подстаканник охлаждает чай, так как сам быстро нагревается: ведь металл имеет малую удельную теплоемкость и большую теплопроводность.)Чтобы подстаканник быстрее охлаждал чай, из какого материала нужно его изготовить?
(Ответ. Из такого, у которого теплопроводность возможно больше, а удельная теплоемкость возможно меньше; например из серебра, золота.)
• Вы, наверное, наблюдали, как старые люди в деревнях пьют чай: наливают его в блюдце и дуют, держа блюдце на кончиках пальцев. Объясните, почему они так делают.
(Ответ. У чая, налитого в блюдце, большая поверхность соприкосновения с воздухом, поэтому интенсивно идут теплообмен и испарение — чай быстро остывает. Когда дуют на поверхность чая, процесс испарения ускоряется, а это тоже понижает температуру жидкости. Площадь соприкосновения кончиков пальцев и блюдечка очень мала, поэтому рука не так сильно чувствует большую температуру блюдца.)• А сейчас проделаем следующее. Положите в чашку ложку сахарного песка и налейте заварку; затем осторожно влейте кипяток. Не мешайте чай. Теперь попробуйте его. Почему чай не сладкий?
(Ответ. Чтобы весь чай стал сладким, нужно время, в течение которого молекулы жидкости и сахара сами собой перемешаются, т.е. произойдет диффузия. В данном случае это не успело совершиться, и мы процессу не помогали помешиванием ложечкой. Поэтому в верхней части чашки чай совсем не сладкий.)• А теперь... Кто хочет стать экспертом с завязанными глазами? Выразившему желание надеваю на глаза повязку и предлагаю при помощи пальца определить, из какого материала изготовлены ложки, одинаковые по массе, которые я одновременно опускаю в чашку с кипятком, и обосновать свое заключение.
(Ответ. Источником информации служит быстрота нагревания ложек: она разная. Та, что нагрелась сильнее, сделана из материала с большой теплопроводностью, например алюминия — 207 Вт/ (м • К) при 100°С. Материал же второй ложки обладает меньшей теплопроводностью; это может быть, например, железо— 67,5 Вт/ (м -К).
• Я делаю из ложки лодочку и даю ей возможность плавать на поверхности чая, если положу ее ручку на край чашки. Капаю несколько капель чая в ложечку — она сразу же тонет. Почему?
(Ответ. Увеличивается сила тяжести ложечки, а объем ее остается прежним; также прежним остается и выталкивающая сила. Ее теперь недостаточно, чтобы удержать более тяжелую ложку на поверхности чая.)• Я налью себе в чистый стакан немного кипятка. Пронаблюдайте, что произойдет. Почему?
(Ответ. Стенки стакана запотели: кипящая вода испарялась, пар ее, соприкасаясь с холодными стенками стакана, конденсировался на них, образуя туман.)• Одни любят чай горячий, а другие — теплый. Рассудите двух друзей — любителей первого напитка. Один говорит: я обожаю горячий чай, поэтому, налив жидкость, не спешу класть в него сахар; если его положить через 5 мин, то чай будет горячее, чем в том случае, если сахар положить сразу. Второй возражает: ты не прав; если сахар опустить сразу, объем воды будет больше (она не успеет частично испариться), а чем больше воды, тем она медленнее остывает. Кто из них прав?
(Ответ. Прав первый, так как при растворении сахара температура жидкости понижается, а чем она ниже — меньше отличается от комнатной, тем медленнее идет теплообмен, и чай остывает тоже медленнее.)• До какой температуры остынет горячий чай, если оставить чашку с ним в комнате до утра?
(Ответ. До температуры воздуха в помещении.)• Что необходимо сделать, чтобы чай в чашке как можно дольше оставался горячим?
(Ответ. Уменьшить теплопроводность и теплообмен. Для этого можно поставить чашку на подставку, которая плохо проводит тепло, например деревянную. Желательно поместить ее в другую чашку, большую, сделав подобие калориметра. Можно завернуть ее в "шубу". Сверху чашку лучше накрыть, например, пластинкой из пенопласта.)• А сейчас — вопрос о печенье. Печенье легко разломить, но невозможно соединить куски. Почему?
(Ответ. Когда печенье ломаем, то нарушаем молекулярные связи. При соединении не удается сблизить куски на такое расстояние, чтобы начали проявляться силы молекулярного притяжения.)2. Закрепление изученного материала.
Итак, приступим к приготовлению чая. Для начала воду необходимо закипятить. Мы наливаем воду в чайник и ставим его дома на газовую горелку. У нас же с вами сегодня чайник электрический, поэтому включаем его в электрическую розетку, и пока вода будет нагреваться, подумаем над следующими вопросами.
Вопросы классу.
-Почему жидкости всегда нагревают снизу? (Обращаем внимание, что и спираль нагревательного элемента расположена внизу.)
- Почему чайник металлический? Нельзя ли использовать емкость, изготовленную из других
веществ (пластмассы, стекла и т. д.)?
- А можно ли использовать для нагревания воды бумажный сосуд ?Демонстрация. Нагревание воды в бумажной коробке. В целях экономии времени, не дожидаясь
кипения воды, а нагрев её до температуры 60 – 70*С, проносим коробку по классу, чтобы все убедились, что вода действительно горячая. Идет обсуждение, почему бумага не загорелась.
Вопросы классу
- Как ускорить процесс нагревания воды? (Надо закрыть чайник, кастрюлю и т.п. крышкой.)
- Для чего мы накрываем чайник крышкой?
- На поверхности воды появляются пузырьки. О чем это свидетельствует? Откуда берутся эти
пузырьки?
Обсудив наблюдаемый процесс кипения, предлагаем измерить температуру кипящей воды.
Для этого сначала учащиеся определяют цену деления демонстрационного термометра. После измерения температуры выясняем, почему температура воды уже в течение нескольких минут
не меняется.
Вопрос классу: Всегда ли вода кипит при одной и той же температуре? От чего это зависит?
Демонстрация. Кипение воды при комнатной температуре при пониженном атмосферном
давлении.
После обсуждения эксперимента поднимаем крышку – учащиеся видят пар.
Вопросы классу.
- Что мы видим? Ведь пар – это газ, который увидеть мы не можем. (Видим туман, то есть капельки воды, сконденсированные на пылинках воздуха.)
- Если бы мы налили в чайник такое же количество, но не сырой, а кипяченной воды, она закипела бы быстрее, если бы условия нагревания были бы одинаковы? ( Сырая вода закипит быстрее, так как она содержит растворенный воздух, который при кипячении удаляется. Почему это так важно,
мы выясним позднее.)
Теперь правильно заварим чай. Вкус чая зависит от температуры, при которой он заварен. Чем
выше температура в момент заварки, тем чай вкуснее.
Вопросы классу:
-В каком чайнике – металлическом или фарфоровом – лучше заваривать чай и почему?
- Почему перед заваркой рекомендуется чайник пару раз ополоснуть кипятком?
- Рекомендуется подождать минут пять, чтобы чай хорошо заварился. Почему в этот момент лучше
накрывать заварочный чайник салфеткой?
- Какую ткань для этого следует предпочесть и почему?
- Почему чай спустя некоторое время приобретает равномерную золотистую окраску?
Чай готов! Можно разливать.
Вопросы классу:
- Какие неприятности нас могут поджидать на этом пути? (Чайный стакан может лопнуть.)
- Как предотвратить эти неприятности? (Опустить в стакан ложку.)
- Какой ложкой лучше воспользоваться?
-Что надо наливать раньше – заварку или кипяток?
- Мы насыпаем в чай сахар. Почему чай становится сладким? (Молекулы сахара вследствиедиффузии распространяются по всему объёму).
Физика за чашкой чая
История русского самовара
Среди водонагревательных приборов особое место занимает самовар - русская чайная машина, как её называли в Западной Европе. Слово "самовар" перешло от нас почти во все языки мира. Первые упоминания о самоварном производстве и о самоварах относятся к 1745 году.
У самовара были свои предшественники.
Прежде всего это китайские хо-го в которых подавали (а не варили) бульоны и супы. В Древнем Риме для подогрева воды и варки пищи пользовались сосудами двух типов. Первый тип – автепса. Второй тип - сосуды в виде вазы с краном, но без трубы и поддувала. Первые самовары и внешне и по-своему устройству были похожи на английские, так называемые, "чайные урны" или "чайные сосуды".
К концу XVIII века самовар уже имел все отличительные конструктивно-функциональные особенности, необходимые для нагревания воды, которые привычны сейчас. Это позволяет считать самовар сугубо национальным русским изделием.
Самовар - это классический твердотопливный водонагреватель.

В одном агрегате он объединяет топку, теплообменник и газоход. Теплообменник представляет собой осесимметричный резервуар сложной геометрической формы. Его внутренняя поверхность образована жаровой трубой, являющейся стенкой самоварной топки или камеры сгорания.

Лучшее топливо для самовара - древесный уголь. Количество сгоревшего углерода а, следовательно, и выделившегося тепла пропорционально расходу кислорода. Это дает возможность регулировать процесс топки подачей воздуха. Горение не должно быть чересчур интенсивным, иначе возрастают теплопотери.
Список вопросов
Почему самовар «поет», перед тем как закипеть, а также тогда, когда начинает остывать?
Почему из только что поданного самовара стаканы наполняются быстрее, чем потом, когда воды в самоваре убавится?
Почему ручки у самовара деревянные?
Почему самовар распаивается, когда его начинают разогревать, забыв предварительно налить в него воды?
Отчего крышка чайника иногда начинает на нем подпрыгивать?
Когда вода в чайнике начинает кипеть, то сам чайник несколько увеличивается в объеме от нагревания. Увеличивается в это время дырочка в его крышке?
Почему электрические чайники делают блестящими?
Почему у чайных стаканов дно делается несколько толще, чем стенки?
Стаканы часто трескаются, когда в них наливают горячую воду. Какой стакан скорее треснет, граненый или гладкий?
Зачем в стакан кладут ложечку, когда наливают горячий чай или кипяток?
Что заставляет чай вливаться в наш рот, когда мы пьем из полного стакана?
Какая вода, сырая или кипяченая, скорее закипит, если перед нагреванием температура их была одинаковой?
Почему, чтобы остудить горячий чай, на него дуют?
Почему чай в чашке, как правило, остывает быстрее, чем в стакане?
Почему чайник для заварки, перед тем как заварить в нем чай, споласкивают кипятком?
Можно ли видеть пар?
Отчего молоко скисает?
Почему у печеного хлеба образуется корочка?
Почему хлеб черствеет?
Почему хлебная мякоть вся в дырочках?
Почему острым ножом легче резать, чем тупым?
Почему при включении в сеть электроплитки ее спираль быстро накаляется докрасна, а провода, подводящие напряжение, не нагреваются сколько-нибудь заметно?
Почему в кастрюлях не образуется такой накипи, как в чайниках и самоварах?
В какой посуде пища подгорает легче, в медной или чугунной?Почему овощи нужно варить в закрытой кастрюле?
Почему при добавлении в воду соли температура воды понижается?
Почему на стенках банки с холодной водой, внесенной в теплую комнату, появляется роса?
Почему булькает выливаемая из бутылки вода?
Заключение
Стихотворение о чае.
Раз прислал мне барин чаю,
И велел его сварить.
А я отроду не знаю,
Как проклятый чай варить.
Взял я всё на скору руку,
Чай весь высыпал в горшок.
На приправку перцу, луку
И петрушки корешок.
На огонь его поставил,
Всё лучиночкой мешал.
Потом мучкою заправил,
И начало чай принял.
Чай мой вышел - объеденье.
Раза два прокипятил,
И вдобавок в наслажденье
Сверху маслица подлил.
"Чай готов! Извольте кушать!" -
Снял я с барина пальто.
"Молодец! Коли послушал! -
И хвалю тебя за то!"
"Если будешь аккуратно
Ты всегда так выполнять,
То на праздничек, понятно,
Подарю рублишек пять".
Пять рублей - ведь денег много...,
С ними можно погулять
И Окулька-недотрога Меня будет уважать!..
Слышу, барин расходился,
Меня в горницу позвал,
В волоса мои вцепился,
И таскал меня, таскал.
"Ты чего же образина?
Ты чего же наварил?
Ах ты, Пешка, ты - дубина!
Чтобы шут тебя схватил!"
Долго думал, удивлялся,
Что же мог я натворить?
А потом, уж догадался!!!
Что забыл я, п о с о л и т ь!!!
“Если чай не пьёшь, где силы берёшь?”
“Чай пить – приятно жить!”
“Выпей чайку – позабудешь тоску!”
“Устал - пей чай,
Жарко – пей чай,
Хочешь согреться – пей чай!”
Раз прислал мне барин чаю
И велел его сварить.
А я отроду не знаю
Как проклятый чай варить
Взял я все на скору руку,
Чай весь высыпал в горшок,
На приправу перцу, луку
И петрушки корешок.
На таган его поставил,
Все лучинкою мешал,
Потом мучкою заправил
И начало чай принял.
Чай мой вышел объеденье,
Раза два прокипятил
И немного, в украшенье,
Сверху маслица подлил.
Снял я пену понемногу,
Снес я в горницу на стол,
Положил тарелку, ложку,
Тут и барин подошел.
"Чай готов, извольте кушать",
Снял я с барина пальто. -
"Молодец, всегда так слушай
И хвалю тебя за то.
Если будешь аккуратно
Ты всегда так исполнять,
То на празднике, понятно,
Подарю рублишек пять”.
Пять рублей ведь денег много,
С ними можно погулять,
И Акулька-недотрога
Меня будет уважать.
Слышу барин рассердился,
Меня в горницу позвал,
В волоса мои вцепился
И таскал меня, таскал.
"Это что ж за образина,
Ты чего мне наварил!
Ах ты пешка, ах дубина,
Что бы пес тебя схватил".
Долго, долго он ругался,
Злой по горнице ходил, Вдруг чурбан ему попался
Им на кухню проводил.
Долго думал, удивлялся,
Чем я мог не угодить,
А потом я догадался -
Позабыл я посолить.
В Европе и Азии, в Австралии и на Американском континенте, на полярных станциях Антарктиды – везде, где ступала нога человека, пьют чай. И завершить хотелось бы словами немецкого учёного  Я. Молешотта: «Чай придаёт человеку решимость, увеличивает способность перерабатывать впечатления, располагает к сосредоточенному мышлению».
– Приятного чаепития!

Приложенные файлы


Добавить комментарий