Смачивание и несмачивание. Поверхностное натяжение
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят явления смачивания, несмачивания и поверхностного натяжения на основе взаимодействия молекул, выполнят наблюдение двух опытов и применят модель к не менее чем трём жизненным или техническим ситуациям.
- Сформировать представление о поверхностном натяжении как свойстве поверхности жидкости и раскрыть причины смачивания и несмачивания.
- Научить проводить простое наблюдение, фиксировать результат в таблице и формулировать вывод с использованием физических терминов.
- Развивать умение выдвигать гипотезы, сравнивать результаты опыта, аргументировать объяснение и корректировать его по итогам обсуждения.
- Показать связь изучаемых явлений с биологией, медициной, технологией и повседневной жизнью.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознавать ценность наблюдения и доказательного объяснения природных явлений.
- Проявлять познавательный интерес к физике через самостоятельный выбор примера применения изучаемого явления.
- Понимать значение аккуратности, ответственности и соблюдения правил безопасности при проведении опытов.
- Уважительно относиться к мнению одноклассников и готовности пересматривать собственную гипотезу при появлении новых фактов.
Метапредметные
- Извлекать информацию из наблюдения, схемы, короткого текста и таблицы результатов.
- Сравнивать смачивание и несмачивание, выделять общее и различия, устанавливать причинно-следственные связи.
- Планировать последовательность опыта, фиксировать наблюдения и формулировать вывод.
- Работать в паре и группе, распределять роли, задавать уточняющие вопросы и аргументировать ответ.
- Использовать цифровое изображение или фотографию результата опыта как средство представления данных.
Предметные
- Знать определения смачивания, несмачивания и поверхностного натяжения.
- Уметь объяснять форму капли и поведение жидкости на поверхности твёрдого тела через взаимодействие молекул.
- Уметь различать проявления смачивания и несмачивания по результатам наблюдения.
- Уметь приводить примеры использования изучаемых явлений в природе, быту, медицине и технике.
- Владеть навыком описания опыта по плану: оборудование, действие, наблюдение, объяснение, вывод.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к теме через выбор профессии или области, где используются свойства поверхностного слоя жидкости.
- Осмысливают необходимость проверять предположение опытом, а не ограничиваться первым впечатлением.
- Проявляют самостоятельность при выборе примера и способа его объяснения.
- Оценивают собственный вклад в работу пары или группы.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель наблюдения и предполагаемый результат опыта.
- Планируют действия по инструкции, соблюдая последовательность и правила безопасности.
- Сопоставляют наблюдение с гипотезой, находят расхождение и предлагают корректировку.
- Осуществляют самооценку по критериям: точность наблюдения, физическое объяснение, аргументированность вывода.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки смачивания, несмачивания и поверхностного натяжения.
- Строят простую модель взаимодействия молекул жидкости между собой и с молекулами твёрдого тела.
- Классифицируют наблюдаемые примеры по признаку смачивания или несмачивания.
- Переводят результат опыта из наблюдаемого описания в физическое объяснение.
- Устанавливают межпредметные связи с биологией, химией, технологией и медициной.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: исполнитель опыта, наблюдатель, докладчик или меняют роли по ходу работы.
- Формулируют вопрос к наблюдению и отвечают на него полным предложением.
- Аргументируют вывод, ссылаясь на конкретный результат опыта.
- Слушают альтернативное объяснение и корректно выражают согласие или несогласие.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить на каждую пару: монету или металлическую шайбу, пипетку, стакан с водой, сухую бумажную салфетку, кусочек фольги и небольшой фрагмент восковой или парафиновой поверхности.
- Подготовить общий демонстрационный опыт: миску с водой, чёрный перец или мелкие лёгкие частицы, жидкое мыло, тонкую иглу и кусочек сухой салфетки.
- Распечатать карточки наблюдений по одной на пару и карточки трёх уровней сложности по одной на каждого ученика.
- Подготовить лист самооценки по четырём критериям и стикеры трёх цветов для приёма «Светофор».
- Вывести на доску схему: «смачивание — растекание жидкости; несмачивание — собирание в каплю» и вопрос урока: «Почему одна и та же вода ведёт себя по-разному на разных поверхностях?».
- Подготовить слайд или плакат с фотографиями капли воды на листе растения, капли ртути, моющего средства и медицинской пипетки.
- Проверить исправность проектора или интерактивной доски, наличие салфеток и контейнера для использованных материалов.
- Заранее напомнить правила безопасности: не пробовать вещества, не направлять пипетку на людей, работать малыми объёмами и вытирать пролитую воду.
- Подготовить таймер на 3 минуты для парного опыта и таблицу для фиксации результатов на доске.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и вызвать интерес к проблеме поведения жидкости на разных поверхностях.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране три изображения: округлую каплю на листе, растёкшуюся воду на стекле и каплю на вощеной поверхности. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём урок не с определения, а с наблюдения. Посмотрите на изображения и назовите, что на них общего и чем они различаются. Не торопитесь объяснять причину: сначала опишите только то, что видите». | Рассматривают изображения, формулируют наблюдения: «Везде есть вода», «На первом и третьем изображении капля сохраняет форму», «На стекле вода растекается». |
2 мин | Учитель фиксирует ответы на доске и задаёт проблемный вопрос: «Почему вода на одной поверхности растекается, а на другой собирается в каплю? Почему маленькие насекомые могут удерживаться на поверхности воды? Сегодня мы проверим гипотезы опытами и построим физическое объяснение». | Предлагают гипотезы: «Поверхности разные», «Вода притягивается к некоторым материалам», «У поверхности воды есть особое свойство». Записывают вопрос урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что внешне похожие капли ведут себя по-разному. Теперь вспомним знания о молекулах и силах взаимодействия, которые помогут нам объяснить это различие».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о молекулярном строении вещества и силах взаимодействия между частицами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Сначала самостоятельно за 30 секунд вспомните, почему молекулы жидкости не разлетаются и почему жидкость сохраняет объём. Затем обсудите ответ с соседом. Какие силы действуют между молекулами?» | Индивидуально формулируют ответ, затем обсуждают его в парах и предлагают: «Между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания», «Молекулы жидкости движутся, но остаются близко друг к другу». |
3 мин | Учитель рисует на доске две схемы: молекула внутри жидкости и молекула у поверхности. «Посмотрите на схемы. На молекулу внутри жидкости действуют силы со всех сторон. А у молекулы на поверхности есть ли такие же соседи сверху? Как это может повлиять на поверхность?» | Сравнивают схемы, отвечают: «Сверху соседей меньше», «Силы оказываются не полностью скомпенсированными», «Поверхность стремится уменьшить площадь». |
Запись в тетрадях
Ученики записывают: «Между молекулами действуют силы притяжения. Молекулы поверхностного слоя испытывают некомпенсированное притяжение внутрь жидкости. Поэтому поверхность жидкости стремится уменьшить свою площадь». Уточнение: поверхностное натяжение — свойство поверхности жидкости, обусловленное силами взаимодействия между её молекулами.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что у поверхности жидкости молекулы находятся в особых условиях. Сейчас проверим, как это проявляется в опыте и почему поверхность может поддерживать лёгкий предмет».
Этап 3. Постановка проблемы и планирование исследования (4 мин)
Цель этапа: сформулировать план исследования и критерии различения смачивания и несмачивания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает монету, пипетку, воду, фольгу и восковую поверхность. «Предскажите, сколько капель воды удержится на монете. Что произойдёт с каплей на фольге и на воске? Запишите прогноз, но помните: гипотеза может оказаться неверной. Нам важно проверить её». | Записывают прогноз: «На монете капли соберутся в выпуклую кучку», «На некоторых поверхностях вода растечётся», «На воске капля сохранит округлую форму». |
2 мин | Учитель предлагает план: «Сначала нанесём одинаковые капли на разные поверхности, затем сравним форму и площадь растекания. После этого исследуем действие поверхностного натяжения на воде. Какие данные нужно записать, чтобы вывод был доказательным?» | Предлагают записывать материал поверхности, форму капли, степень растекания и вывод. Формулируют критерий: «Если жидкость растекается и прилегает к поверхности, наблюдается смачивание; если собирается в каплю, — несмачивание». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «План исследования готов: наблюдаем, сравниваем, объясняем молекулярными силами. Перейдём к опытам и проверим, совпадут ли наши прогнозы с результатами».
Этап 4. Открытие нового знания. Исследовательский опыт (10 мин)
Цель этапа: через наблюдение сформировать понятия смачивания, несмачивания и поверхностного натяжения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт парам карточки наблюдений и материалы. «Работаем по ролям: один ученик наносит каплю, второй наблюдает и записывает. На монету нанесите капли воды одну за другой, не касаясь поверхности пипеткой. Затем нанесите по одной капле на фольгу и восковую поверхность. Сравните форму капли. Не трогайте воду пальцами и не наклоняйте стол». | Наносят одинаковые капли на три поверхности, считают количество капель на монете до момента растекания, зарисовывают форму капли и заполняют таблицу: поверхность, наблюдение, смачивание или несмачивание, объяснение. |
3 мин | Учитель организует обсуждение результатов. «Сравните ваши записи. Где вода растекается сильнее? Где капля сохраняет округлую форму? Почему нельзя объяснить всё только количеством воды? Посмотрите на схему молекул жидкости и поверхности: какие силы могут преобладать?» | Сравнивают данные пар, отвечают: «На хорошо смачиваемой поверхности капля распластывается», «На восковой поверхности капля выпуклая», «Результат зависит от взаимодействия молекул воды с молекулами поверхности». |
2 мин | Учитель демонстрирует опыт с иглой или лёгким предметом на поверхности воды. «Сначала осторожно положим иглу на сухую салфетку, а затем опустим салфетку в воду. Что удерживает иглу, если плотность металла больше плотности воды? Теперь коснёмся воды каплей мыла. Что изменится?» | Наблюдают, что игла удерживается поверхностью воды, а после добавления мыла положение меняется. Формулируют: «Поверхность воды действует как упругая плёнка», «Мыло ослабляет поверхностное натяжение». |
Запись в тетрадях
- Смачивание — растекание жидкости по поверхности твёрдого тела вследствие притяжения между молекулами жидкости и тела.
- Несмачивание — собирание жидкости в каплю, когда притяжение между молекулами жидкости преобладает над притяжением к поверхности тела.
- Поверхностное натяжение — стремление поверхности жидкости уменьшить свою площадь под действием межмолекулярных сил.
- Форма капли определяется соотношением сил притяжения между молекулами жидкости и между молекулами жидкости и твёрдого тела.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Опыт показал, что смачивание зависит от взаимодействия жидкости с поверхностью, а поверхностное натяжение связано с силами внутри поверхностного слоя. Теперь применим эти понятия к конкретным ситуациям и проверим понимание».
Этап 5. Межпредметная связь и первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить новые понятия через объяснение явлений из биологии, химии, технологии и медицины.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт группам карточки с четырьмя ситуациями: капли воды на листьях лотоса; движение воды по тонким каналам растения; действие мыла при стирке; нанесение лекарства пипеткой. «Каждая группа выберите одну ситуацию и объясните её по формуле: наблюдение — физическое понятие — молекулярная причина — практическое значение». | В группах выбирают ситуацию, выделяют ключевые слова и готовят объяснение. Например: «Лист лотоса плохо смачивается, поэтому вода собирается в капли и уносит частицы грязи». |
2 мин | Учитель предлагает группам выступить и задаёт уточняющие вопросы: «Почему мыло помогает воде проникать в загрязнение? Как капиллярность связана со смачиванием? Почему пипетка позволяет переносить жидкость малыми порциями?» | Представляют объяснения: «Мыло уменьшает поверхностное натяжение и улучшает смачивание», «В узких каналах вода поднимается при смачивании стенок», «Пипетка удерживает и дозирует жидкость благодаря поверхностному натяжению». |
2 мин | Учитель проводит приём «Верно — неверно». «Определите, какие утверждения верны: 1) Поверхностное натяжение возникает только у воды. 2) При смачивании жидкость растекается по поверхности. 3) Уменьшение поверхностного натяжения может облегчать стирку. 4) Любая жидкость одинаково смачивает любое вещество». | Поднимают карточки «верно» или «неверно», исправляют ошибки: «Поверхностное натяжение есть у разных жидкостей», «Смачивание зависит от пары веществ». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что физическое понятие работает не только в опыте на столе, но и объясняет процессы в организме растений, бытовую стирку и работу медицинских приборов. Теперь каждый проверит себя самостоятельно».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание понятий и умение применять их к новой ситуации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель предлагает выбрать базовый или повышенный вариант. «Выберите уровень, который позволит честно проверить себя. Базовый вариант обязателен для всех, повышенный можно выполнить вместо него или дополнительно. Сначала работайте самостоятельно, затем сверим ответы с эталоном». | Выбирают вариант и записывают номер уровня в работе. |
5 мин | Учитель выдаёт задания. Базовый вариант: дать определения, определить смачивание по трём описаниям, объяснить удержание иглы на воде. Повышенный вариант: объяснить, почему капля воды на листе растения почти не растекается, и предложить способ увеличить смачивание ткани водой. Учитель напоминает: «В каждом ответе используйте не только слово, но и причину». | Индивидуально выполняют задания, записывают определения и объяснения полными предложениями. |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и предлагает взаимопроверку. «Проверьте не только итог, но и наличие физической причины. Если нашли ошибку, зачеркните её одной линией и рядом запишите исправление». | Сверяют работу, ставят условные отметки по критериям, исправляют ответы. При необходимости задают уточняющие вопросы. |
Эталон решения
1) Смачивание — растекание жидкости по поверхности вследствие притяжения молекул жидкости к молекулам тела. 2) Несмачивание — сохранение жидкости в виде капли, когда притяжение между молекулами жидкости сильнее притяжения к поверхности. 3) Игла удерживается поверхностным слоем воды: силы взаимодействия между молекулами создают поверхностное натяжение. 4) На листе растения вода собирается в каплю из-за слабого взаимодействия с поверхностью и особенностей её покрытия. Чтобы увеличить смачивание ткани, можно добавить моющее средство, уменьшающее поверхностное натяжение воды.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что определение важно связывать с наблюдаемым признаком и причиной. В конце урока вернёмся к нашему проблемному вопросу и оценим, насколько уверенно мы теперь можем на него ответить».
Этап 7. Рефлексия, подведение итогов и домашнее задание (8 мин)
Цель этапа: осознать результат учебной деятельности, выявить затруднения и связать новое знание с исходной проблемой.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель возвращает внимание к вопросу на доске: «Почему одна и та же вода на одной поверхности растекается, а на другой собирается в каплю? Почему лёгкий предмет может удерживаться на воде? Сформулируйте ответ в двух предложениях, используя слова “смачивание”, “несмачивание” и “поверхностное натяжение”». | Формулируют итог: «Смачивание зависит от взаимодействия молекул жидкости и поверхности, поэтому вода может растекаться или собираться в каплю. Поверхностное натяжение возникает из-за сил между молекулами поверхностного слоя и может удерживать лёгкий предмет». |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор». «Зелёный цвет означает: могу объяснить явление и привести пример; жёлтый: понимаю основную идею, но путаюсь в причине; красный: нужна помощь. Поднимите карточку и на стикере допишите, что именно требует повторения». | Выбирают цвет, записывают затруднение или наиболее понятную часть темы, прикрепляют стикер к доске. |
3 мин | Учитель объясняет домашнее задание и критерии. «Выберите уровень с учётом сегодняшней работы. Важно не переписывать определение, а применить его к наблюдаемому явлению. На следующем уроке мы используем ваши примеры для перехода к капиллярным явлениям». | Записывают домашнее задание, задают вопросы по формату и срокам выполнения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы не получили готовые объяснения в начале урока, а построили их на основе наблюдений. Вы установили связь между поведением капли, силами взаимодействия молекул и поверхностным натяжением. Проверьте дома один безопасный пример и опишите его языком физики».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — ученик аккуратно выполнил оба наблюдения, полностью заполнил таблицу, правильно различил смачивание и несмачивание, объяснил поверхностное натяжение через взаимодействие молекул и привёл обоснованный пример применения.
- «4» — ученик выполнил наблюдения и верно определил основные явления, но допустил одну неточность в объяснении или неполно раскрыл практическое применение.
- «3» — ученик выполнил наблюдение частично, различает явления по внешнему признаку, но объяснение межмолекулярными силами неполное или содержит существенную неточность.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о поведении поверхности жидкости? | Выявление осознания понятия поверхностного натяжения. |
Как по наблюдению отличить смачивание от несмачивания? | Проверка понимания внешних признаков и умения классифицировать явления. |
Какой результат опыта оказался неожиданным и почему? | Выявление познавательного интереса и способности соотнести прогноз с результатом. |
Что ещё нужно повторить, чтобы уверенно объяснять такие явления? | Диагностика индивидуальных затруднений и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы увидели, что капля, растекающаяся по стеклу, и капля, сохраняющая округлую форму на восковой поверхности, подчиняются общим законам взаимодействия молекул. Мы выяснили, что смачивание и несмачивание зависят от характера взаимодействия жидкости с твёрдым телом, а поверхностное натяжение связано с поверхностным слоем жидкости. Типичная ошибка — называть любое собирание капли только поверхностным натяжением и забывать о взаимодействии жидкости с поверхностью. На следующем уроке мы продолжим изучение явлений на границе жидкостей и твёрдых тел и разберём капиллярные явления».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выучить определения смачивания, несмачивания и поверхностного натяжения; письменно объяснить два безопасных бытовых примера, используя не менее двух терминов урока. | Закрепляет понятийный аппарат и умение связывать наблюдение с физической причиной; при проверке смотреть на точность терминов. |
Средний (повышающий) | Решить и объяснить 4–5 качественных задач: о капле на листе, работе мыла, удержании лёгкого предмета на воде, нанесении жидкости пипеткой и смачивании ткани. | Развивает применение и анализ; при проверке смотреть, указаны ли наблюдаемый признак, причина и практическое следствие. |
Продвинутый (дополнительный) | Провести один безопасный домашний опыт с каплей воды на двух разных поверхностях, оформить его как мини-отчёт: цель, гипотеза, оборудование, наблюдение, фотография или рисунок, объяснение и вывод. | Формирует исследовательские навыки и умение создавать доказательное описание; при проверке оценивать соответствие вывода наблюдению и самостоятельность объяснения. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют смачиванием? Чем несмачивание отличается от смачивания? Почему поверхность воды может удерживать лёгкий предмет? От чего зависит форма капли? Почему мыло изменяет поведение воды?»
