Урок объяснения нового материала А. И. Сёмке «Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления»,



жүктеу 55.07 Kb.
Дата04.03.2016
өлшемі55.07 Kb.
А.А.Найдин ,

гимн. № 44, г. Новокузнецк, Кемеровская обл.

Рецензия на урок объяснения нового материала А.И.Сёмке «Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления», «Физика-ПС» № 1/08
С интересом прочитал рекомендации к уроку по данной теме учителя из Краснодарского края А.И.Сёмке. Допускаю, что для биологов и врачей сила которая заставляет подниматься кровь в тонком капилляре, ещё во времена Авиценны считалась очень важной. Но с тех пор прошло целое тысячелетие, были открыты другие силы, изучение которых составляет фундамент школьного физического знания и даёт развивающуюся картину мира. Теперь сила поверхностного натяжения встречается только в программах профильных физико-математических классов, её нет в контрольно-измерительных материалах ЕГЭ и в билетах вступительных экзаменов. Поэтому меня всегда волнует вопрос, как успевают некоторые учителя физики совмещать на уроке приятное увлечение с полезной деятельностью и работать за многих других учителей школы. Я понимаю, что учитель физики всегда должен быть и учителем математики, и учителем химии, особенно при изучении электролиза и гальванических элементов, учителем астрономии, немного инженером, совсем немного биологом и ботаником. Когда же он вторгается в другие области знания, то у него формируется другой тип мышления, он теряет квалификацию и допускает ошибки там, где их не должно быть. Обратимся к известному опыту Плато. При вращении капельки масла, принявшей свою естественную форму, равнодействующая сил поверхностного натяжения, которые не изменяются по модулю, должна возрастать (второй закон Ньютона). Это приводит к тому, что капля приобретает форму эллипсоида вращения (рис. 1).
Рис. 1

Fn1

Fn2

a
Рис. 2

Fж > Fжгcos  + Fжжcos  – смачивание



Fжг

Fж

Fжж
У Солнца и планет-гигантов этот эффект обусловлен тем, что вес тела на экваторе меньше, что приводит к уменьшению давления и его последующему выравниванию (по закону Паскаля) за счёт переноса дополнительной массы газа в экваториальную область. Это разные явления, но описать их можно с помощью одного и того же закона – второго закона Ньютона. Какой смысл показывать явления и не объяснять их?

Не понимаю цели и практической работы № 1 «Изучение формы жидкости в естественных условиях». Её что, действительно надо изучать 10 минут? Я всегда думал, что учитель должен демонстрировать смачивание и несмачивание жидкостью поверхности другой жидкости и твёрдого тела, опыт с плаванием стальной иголки на поверхности воды. Все эти опыты хорошо описаны в методических пособиях. Что здесь нового? Но самое главное, после этих экспериментов дети должны понять, почему возникают и чему равны силы поверхностного натяжения, почему они не равны по модулю, при каком соотношении между ними происходит смачивание (рис. 2) или несмачивание поверхности, почему они, наконец, удерживают водомерку на поверхности воды.

Сообщение 3 «Пена на службе человека» тоже не раскрывает тайны флотации, как и рисунок к нему. Частица полезного минерала прилипает к воздушному пузырьку только потому, что она делает в нём «дырку» и масло, растекаясь по границе «воздух–вода», удерживает частицу. К сожалению, о смачивании жидкостью поверхности другой жидкости, как и о формуле Лапласа, на уроке вообще ничего не говорится.

Ещё больше меня удивила практическая работа № 2 «Изучение зависимости поверхностного натяжения молока от температуры». Имея опыт работы в лаборатории, я два часа затратил на проведение этого опыта и убедительного результата не получил. Плохо, что в отчётной таблице не приведены результаты измерений, не указаны абсолютные погрешности величин и относительная погрешность измерения поверхностного натяжения. Поэтому я выполнял работу по инструкции и попробовал по минимуму эти погрешности оценить. Согласитесь, что измерение массы и объёма молока не может в условиях школьного кабинета физики произведено с точностью, меньшей двух процентов. Относительная погрешность при измерении плотности будет уже 4%. Допускаю, что диаметр капилляра был около 1 мм и измерен микрометром, тогда относительная погрешность при его измерении составила 1% (в чём я очень сомневаюсь). По такому капилляру молоко при 20 °С поднимается на высоту порядка 30 мм, поэтому относительная погрешность высоты составит около 5%. Совсем не учитывая, что при нагревании на 30 °С плотность молока уменьшается ещё на 1%, как и относительное изменение диаметра капилляра, получим: Это очень хорошая точность и в школьных лабораторных работах она встречается редко. Тогда абсолютная погрешность измерения поверхностного натяжения в лучшем случае составит около 7 мН/м, а коэффициент поверхностного натяжения молока уменьшится всего на 5 мН/м. Как же это изменение нам обнаружить? Школьные измерительные приборы не позволяют этого сделать и у меня есть большие сомнения в том, что дети эту зависимость установили на уроке.

Сообщения 4, 5 и 6 наверно кому-то и интересны, однако для тех учеников, кто желает постичь законы физики и научиться применять их, они полезной информации не несут. Подъём воды по ксилеме, транспорт минеральных солей, кровообращение – очень сложные явления, поэтому их и изучает биология. Школьная физика имеет дело с более простыми моделями. Она в состоянии, например. объяснить, почему устьица в листьях растений закрываются ночью и открываются днём, почему трудно разделить два смоченных водой стеклянных листа, почему сливаются капли ртути, куда будет перемещаться вода в горизонтальном капилляре при его нагреве с одной стороны. В её компетенции ответить на вопросы, почему некоторые ткани после стирки садятся, на чём основано выведение жирных пятен с ткани горячим утюгом, как избежать зимой запотевания окон в автомобиле. Дай Бог ответить на «свои» вопросы! Гораздо более предпочтительным объектом школьной физики является мыльный пузырь, потому что он связывает многие разделы физики, и эксперименты с ним стоят копейки.
«Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».

Кельвин
Этого не скажешь о практической работе № 3 «Наблюдение капиллярного кровотечения». Опыт по измерению скорости кровотока я не проводил, потому что зимой в Новокузнецке лягушек нет, но знаю, как трудно наблюдать броуновское движение взвешенных в жидкости частиц. Здесь же нужно следить за движением отдельного эритроцита, ведь других маркеров в крови нет! Как это сделать с помощью школьного микроскопа в инструкции к работе не указано.

Я понимаю, что А.И.Сёмке – учитель творческий, но его компиляция в данном случае не привела к новому качеству. Урок не вреден, но он уводит нестойких учителей физики со столбовой дороги. Не надо «украшать» физику! Она красива и полезна сама по себе. Её красота – в симметрии законов и универсализме общих принципов, точности и лаконизме формулировок, в её моделях и аналогиях, в её применениях и приложениях.

Попробую я с этих позиций оценить этап проверки знаний, да и умений учащихся, на данном уроке.

Вопрос: Для каких целей ямы обжигают изнутри?

Ответ: При обжигании разрушаются капилляры.

Капилляры не разрушаются, а спекаются, и происходит это благодаря диффузии.



Вопрос: Почему на воде не остаётся следа?

Ответ: На молекулы воды у поверхности жидкости действуют силы поверхностного натяжения. В результате их действия поверхность жидкости выравнивается.

Силы поверхностного натяжения действуют на все молекулы поверхностного слоя жидкости. На ровной поверхности равнодействующая этих сил равна нулю, а на выпуклой поверхности направлена внутрь жидкости.



Задача: Определите энергию поверхностного натяжения для одной альвеолы. Оцените силы поверхностного натяжения, действующие в лёгких человека.

Ответ: 0,57 кмДж, 23 мкН.

Как же мы найдём поверхностную энергию, если нам неизвестно поверхностное натяжение жидкости, смачивающей альвеолу? Если это вода, то Uп = ·S = ·2·(4r2) = ·2··d2 = 0,073 Н/м·2·3,14·10–8 м2  4,6·10–9 Дж = 4,6 нДж.

Как же мы найдём силу поверхностного натяжения, если в задаче ещё и не указана длина границы, вдоль которой эта сила действует?

Вопрос: Как объяснить моющее действие мыла?

Ответ: Мыльный раствор лучше смачивает поверхность кожи и за счёт сил поверхностного натяжения втягивает в себя частицы грязи.

Кто-нибудь понял смысл этого ответа? Я, нет!







©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет