Взятие навески на аналитических и технохимических весах
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся смогут объяснить различия между аналитическими и технохимическими весами, выбрать подходящий прибор и безопасно выполнить алгоритм взятия навески с точностью, соответствующей поставленной аналитической задаче.
- Сформировать представление о назначении аналитических и технохимических весов, их устройстве, диапазоне измерений, цене деления и требованиях к точности взвешивания.
- Научить выполнять подготовку весов к работе, выбирать тару, пользоваться режимом обнуления и фиксировать массу навески в рабочей записи.
- Развивать умение анализировать условия лабораторной задачи, выбирать способ взвешивания и выявлять причины систематических и случайных ошибок.
- Воспитывать ответственность за соблюдение техники безопасности, метрологическую дисциплину, аккуратность и понимание связи точности анализа с будущей профессиональной деятельностью по направлению 18.01.34.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение точности и воспроизводимости измерений для профессиональной деятельности химика-аналитика.
- Проявляют ответственное отношение к лабораторному оборудованию, веществам, рабочему месту и результатам измерений.
- Понимают, что соблюдение методики является частью профессиональной этики и обеспечивает достоверность анализа.
- Проявляют готовность самостоятельно оценивать качество собственной работы и корректировать действия при обнаружении ошибки.
Метапредметные
- Анализируют условие лабораторной задачи и выделяют требуемую точность, массу навески и допустимую погрешность.
- Сравнивают технические характеристики двух типов весов и представляют результаты в таблице.
- Планируют последовательность лабораторной операции, контролируют её выполнение и фиксируют результат в принятой форме.
- Аргументируют выбор оборудования, формулируют вопросы и участвуют в профессиональном обсуждении причин ошибок.
- Используют информацию с маркировки прибора, инструкции и экрана весов для принятия решения.
Предметные
- Знать назначение, основные узлы и области применения аналитических и технохимических весов.
- Знать правила установки, проверки нулевой отметки, выбора тары и снятия показаний.
- Уметь определить, какой тип весов необходим для грубого дозирования, приготовления раствора или точного количественного анализа.
- Уметь взять навеску способом прямого взвешивания или по разности масс, не нарушая правил безопасности.
- Уметь записать массу тары, массу вещества и массу навески с учётом цены деления и фактической точности прибора.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Соотносят учебное действие с будущей профессиональной ролью лаборанта химического анализа.
- Осознают личную ответственность за правильность измерения и безопасность коллег.
- Формируют внутреннюю позицию специалиста, который действует по методике, а не приблизительно.
- Оценивают значимость аккуратности, выдержки и самоконтроля при работе с весами.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную задачу и формулируют критерии качественно выполненного взвешивания.
- Планируют операции: подготовка прибора, выбор тары, обнуление, внесение вещества, запись результата.
- Контролируют показания весов, положение тары, закрытие створок и соответствие записи фактическому результату.
- Выявляют ошибку в предложенном алгоритме и предлагают способ её исправления.
- Оценивают собственную работу по чек-листу и намечают действие для повышения точности.
Познавательные УУД
- Извлекают информацию из шкалы, дисплея, паспорта и условного лабораторного задания.
- Сравнивают диапазон взвешивания, цену деления и назначение аналитических и технохимических весов.
- Устанавливают причинно-следственную связь между внешними воздействиями и ошибкой результата.
- Моделируют алгоритм взятия навески в виде последовательности операций.
- Применяют понятия «тара», «брутто», «нетто», «нулевая отметка», «погрешность» в профессиональном контексте.
Коммуникативные УУД
- Работают в парах по ролям «оператор» и «контролёр», корректно обсуждают действия партнёра.
- Задают уточняющие вопросы о точности, таре и выборе весов.
- Аргументированно защищают решение о способе взвешивания.
- Используют профессиональную лексику при объяснении алгоритма.
- Принимают замечания и согласуют исправленный вариант инструкции.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: обеспечить готовность к безопасной работе и связать тему урока с будущей профессией специалиста химического анализа.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и проверяет готовность: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем выполнять операцию, от которой может зависеть весь результат количественного анализа. Проверьте халат, защитные очки, тетрадь и ручку. На рабочем месте должны остаться только необходимые предметы, а руки не должны касаться чаши весов и образца." | Проверяют наличие халата, очков, тетради и ручки, освобождают рабочую поверхность, формулируют правило: "К чаше и веществу руками не прикасаемся". |
2 мин | Учитель показывает на экране два изображения весов и задаёт проблемный вопрос: "Представьте, что необходимо приготовить раствор, а затем определить содержание вещества в пробе. Можно ли во всех случаях использовать одни и те же весы? Что произойдёт, если масса записана с большей точностью, чем позволяет прибор? Сегодня нам нужно ответить на эти вопросы и научиться брать навеску по профессиональному алгоритму." | Рассматривают изображения, предполагают: "Для точного анализа нужны более чувствительные весы", "Лишние цифры создают ложную точность", формулируют ожидания от урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что взвешивание — не простое чтение числа на дисплее. Сначала выясним, какие знания уже помогут нам работать с измерениями, а затем построим точный алгоритм."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия массы, единиц измерения, цены деления, погрешности и правил работы с лабораторным оборудованием.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём "Подумай — обсуди в паре — поделись": "За тридцать секунд индивидуально запишите, что означает масса навески и чем она отличается от массы тары. Затем обсудите ответ с соседом. Важно использовать не бытовые, а лабораторные формулировки." | Индивидуально записывают определения, обсуждают в парах и формулируют: "Навеска — заданная масса вещества, отобранная для анализа; тара — предмет, в котором вещество взвешивают". |
3 мин | Учитель показывает шкалу условных весов и спрашивает: "Если цена деления равна $0{,}01$ г, какие цифры можно считать обоснованными? Почему нельзя записывать результат как $2{,}0000$ г? Какие действия защищают результат от загрязнения и потери вещества?" | Определяют показание шкалы, отвечают: "Записывают результат с точностью прибора; дополнительные знаки не подтверждены измерением"; перечисляют использование шпателя, чистой сухой тары и отсутствие касания руками. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что результат измерения должен соответствовать возможностям прибора. Теперь найдём, почему одной общей инструкции для всех весов недостаточно."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить затруднение и совместно сформулировать цель и план учебной деятельности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает две ситуации: "В первой ситуации лаборант быстро отмеряет около $5$ г вещества для предварительного приготовления раствора. Во второй необходимо взять навеску $0{,}2500$ г для количественного определения. Укажите, одинаковы ли требования к приборам, таре, записи и контролю результата. Не спешите отвечать: выделите признаки, по которым будете сравнивать." | В парах выделяют критерии: масса навески, цена деления, точность, назначение, устойчивость показаний, способ записи. |
2 мин | Учитель фиксирует ответы в кластере и спрашивает: "Сформулируйте цель урока одним предложением. Какие шаги приведут нас к этой цели?" Учитель принимает формулировку и уточняет её: "Сравнить весы, выбрать подходящие и безопасно выполнить взвешивание с корректной записью результата." | Формулируют цель и план: "узнать различия весов, подготовить прибор, выбрать тару, взять навеску, проверить и записать результат". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема определена: точность навески зависит не только от аккуратности человека, но и от правильного выбора прибора и методики. Переходим к подробному разбору устройства и алгоритма."
Этап 4. Открытие нового знания. Лекция с демонстрацией (10 мин)
Цель этапа: сформировать целостное представление о видах весов, назначении навески, способах взвешивания и источниках ошибок.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель демонстрирует приборы или их изображения: "Технохимические весы применяют, когда требуется сравнительно быстро определить массу с умеренной точностью: для ориентировочного дозирования, подготовки растворов и операций, где малая разница массы не влияет существенно на результат. Аналитические весы предназначены для точного измерения малых масс. Их размещают на устойчивом столе, защищают от сквозняка и вибрации, перед работой проверяют горизонтальность и нулевую отметку. Не переносите весы во время работы и не кладите вещество непосредственно на чашу." | Заполняют первую часть сравнительной таблицы: назначение, точность, условия установки; называют признаки аналитических весов: защитный кожух, чувствительность, стабилизация показаний. |
3 мин | Учитель продолжает лекцию, записывая на доске: "Различайте массу тары $m_т$, массу тары с веществом $m_б$ и массу нетто, то есть навеску $m_н$. При взвешивании по разности используем формулу $m_н=m_б-m_т$. Если применён режим тары, весы после установки пустой ёмкости показывают ноль, а затем отображают массу вещества. Но нулевую установку нельзя воспринимать как отмену проверки: тару всё равно выбирают сухую, чистую и устойчивую." | Записывают обозначения и формулу, объясняют различие прямого взвешивания и взвешивания по разности масс. |
3 мин | Учитель демонстрирует алгоритм: "Первый шаг — проверить рабочее место и состояние прибора. Второй — выбрать тару, установить её пинцетом или чистыми сухими руками за внешнюю часть. Третий — закрыть створки аналитических весов, дождаться стабилизации, обнулить или записать массу тары. Четвёртый — вносить вещество небольшими порциями шпателем, не касаясь тары и чаши. Пятый — дождаться стабильного показания, записать число с соответствующим количеством знаков и проверить результат." | Составляют в тетради нумерованный алгоритм, задают вопросы о закрытии створок, выборе тары и записи показаний. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Запись в тетрадях
- $m_т$ — масса пустой тары; $m_б$ — масса тары с веществом; $m_н$ — масса навески.
- $m_н=m_б-m_т$.
- Алгоритм: подготовить прибор; выбрать и установить тару; проверить ноль или записать массу тары; внести вещество; дождаться стабилизации; записать результат; убрать образец и привести рабочее место в порядок.
- Аналитические весы используют для точного количественного анализа, технохимические — для менее точного и более быстрого дозирования.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть не набор разрозненных правил, а логика операции: прибор — тара — ноль — вещество — стабильное показание — запись. Проверим эту логику на конкретной профессиональной ситуации."
Этап 5. Первичное закрепление. Разбор профессиональных ситуаций (7 мин)
Цель этапа: научить применять критерии выбора весов и обнаруживать ошибки в последовательности взвешивания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки и говорит: "В ситуации А нужно быстро отобрать примерно $4$ г хлорида натрия для приготовления учебного раствора. В ситуации Б нужно взять навеску около $0{,}2500$ г для последующего количественного анализа. В ситуации В необходимо получить около $20$ г вещества для технологической пробы. Для каждой ситуации выберите тип весов и объясните решение по двум критериям: требуемая точность и масса образца." | В парах распределяют ситуации, записывают выбор: для А и В — технохимические при допустимой умеренной точности; для Б — аналитические; аргументируют: "Четыре знака после запятой требуют аналитических весов". |
2 мин | Учитель предлагает приём "Найди ошибку" и показывает запись: "Лаборант поставил мокрый бюкс на чашу, рукой добавил порошок, оставил створки открытыми, записал первое колеблющееся показание и округлил его до шести знаков. Что нарушено?" | Выделяют ошибки: влажная тара, касание руками, открытые створки, отсутствие стабилизации, ложная точность; предлагают исправленный порядок. |
2 мин | Учитель задаёт вопрос: "Почему в аналитических весах важно закрывать створки? Что может изменить показание, кроме массы вещества?" Учитель фиксирует на доске слова «сквозняк», «вибрация», «температура», «электростатический заряд», «загрязнение». | Формулируют причинные связи: поток воздуха и вибрация меняют показание; тёплая тара и заряд могут вызвать нестабильность; загрязнение влияет на массу и чистоту образца. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы научились выбирать прибор не по привычке, а по требуемой точности. Теперь каждый выполнит сокращённое практическое действие и покажет, что может контролировать операцию самостоятельно."
Этап 6. Самостоятельная практическая работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: отработать алгоритм взятия безопасной учебной навески и проверить результат по чек-листу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель инструктирует: "Работаем в парах. Один ученик — оператор, второй — контролёр по чек-листу; затем роли меняются. Используем только подготовленный безопасный образец. Не стремимся к высокой скорости: сейчас оцениваем правильность действий, устойчивость показания и запись результата. При любом просыпании вещества остановитесь и сообщите мне." | Получают тару, шпатель и безопасный образец, читают чек-лист, распределяют роли, проверяют состояние рабочего места. |
4 мин | Учитель сопровождает действия: "Проверьте нулевую отметку. Установите сухую тару, используйте режим тары или запишите массу пустой тары. Вносите образец малыми порциями. Не касайтесь чаши и не ссыпайте вещество с высоты. После стабилизации запишите массу с точностью, которую позволяет прибор." | Оператор выполняет взвешивание, контролёр отмечает пункты: тара чистая и сухая, прибор устойчив, показание стабильно, масса записана корректно. Затем ученики меняются ролями. |
2 мин | Учитель предлагает самопроверку: "Сверьте свою запись с чек-листом. Отдельно отметьте один пункт, который выполнен уверенно, и один пункт, требующий контроля. Если результат выглядит слишком точным или показание меняется, не исправляйте запись молча — укажите причину." | Сверяют действия с эталонной последовательностью, отмечают сильную сторону и затруднение, исправляют только обоснованную ошибку, дописывают причину нестабильности показания. |
Эталон решения
При взвешивании по разности масс: 1) записать массу пустой сухой тары $m_т$; 2) добавить вещество и записать массу тары с веществом $m_б$; 3) вычислить навеску по формуле $m_н=m_б-m_т$; 4) проверить единицы измерения и соответствие числа знаков цене деления. Например, если $m_т=18{,}42$ г, а $m_б=20{,}07$ г, то $m_н=20{,}07-18{,}42=1{,}65$ г. Запись $1{,}650000$ г недопустима, если прибор не обеспечивает такую точность.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Практическое действие выполнено, а качество результата проверено по критериям. Осталось включить новое умение в систему знаний и убедиться, что каждый может объяснить не только «как», но и «почему» мы действуем именно так."
Этап 7. Включение в систему знаний (4 мин)
Цель этапа: обобщить знания через сравнение приборов и связать их с последующими операциями химического анализа.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель выводит на экран незаполненную таблицу: "Сравните аналитические и технохимические весы по пяти признакам: точность, чувствительность, скорость, условия работы, типичная задача. Заполните таблицу сначала индивидуально, затем сравните с партнёром." | Заполняют таблицу, формулируют: аналитические весы более чувствительны и требуют строгих условий; технохимические удобнее для быстрого ориентировочного дозирования. |
2 мин | Учитель задаёт толстые вопросы: "Что произойдёт с результатом анализа, если навеска взята на неподходящих весах? Почему нельзя компенсировать недостаточную точность большим количеством знаков в записи? Какой этап алгоритма вы считаете критическим?" | Отвечают: "Появится значимая погрешность и результат может стать недостоверным"; "Знаки не повышают точность прибора"; называют выбор весов, тару, стабилизацию или запись результата и объясняют выбор. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы связали устройство прибора, алгоритм и качество аналитического результата. Завершим урок рефлексией: зафиксируем, что уже стало профессиональным умением, а что требует дальнейшей тренировки."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осмыслить результат деятельности, выявить затруднения и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт мини-лист самооценки: "Закончите три фразы: «Теперь я могу…», «При взятии навески особенно важно…», «Мне нужно ещё потренироваться…». Отметьте зелёным то, что выполняете самостоятельно, жёлтым — то, что выполняете с подсказкой, красным — то, что пока не получается." | Заполняют лист самооценки, называют конкретные умения: "могу выбрать весы", "умею рассчитать навеску по разности", "нужно потренироваться в записи показаний". |
2 мин | Учитель подводит итог: "Сегодня мы различили два типа весов, разобрали массу тары и нетто, выполнили учебное взвешивание и проверили его по чек-листу. Перед выходом ответьте на контрольные вопросы: какую тару выбирают для навески; почему закрывают створки; по какой формуле находят массу нетто?" Учитель собирает листы самооценки и объявляет домашнее задание. | Отвечают: "Тару выбирают сухую, чистую и устойчивую"; "створки закрывают для защиты от потоков воздуха"; "$m_н=m_б-m_т$". Записывают домашнее задание. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выбраны весы для предложенной ситуации, полностью и без подсказок выполнены операции подготовки, установки тары, обнуления или записи массы, внесения вещества и фиксации результата; соблюдены правила безопасности, запись содержит корректное число значащих цифр.
- «4» — алгоритм в основном выполнен верно, результат получен и записан с допустимой точностью, но допущена одна исправленная по подсказке неточность, например пропущена отдельная проверка устойчивости показания.
- «3» — учащийся выполняет взвешивание только при существенной помощи, допускает две ошибки в алгоритме или неверно объясняет выбор весов, но после коррекции получает приемлемую запись массы и соблюдает основные правила безопасности.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какие признаки помогают выбрать аналитические, а какие — технохимические весы? | Проверка осознанного выбора оборудования и понимания назначения приборов. |
Как вычислить массу навески, если известны масса тары и масса тары с веществом? | Выявление освоения формулы и понимания понятий «тара», «брутто», «нетто». |
Какое действие алгоритма оказалось самым сложным и почему? | Выявление точек затруднения в практической операции и причин ошибок. |
Какие два правила вы обязательно перенесёте в следующую лабораторную работу? | Оценка личной ответственности и способности переносить знание в новую ситуацию. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы увидели, что точная навеска начинается задолго до появления числа на дисплее: с выбора прибора, состояния тары и организации рабочего места. Типичная ошибка — записать много знаков после запятой, не проверив, позволяет ли прибор обосновать такую точность. Ваша профессиональная сила — не в скорости, а в воспроизводимости и объяснимости каждого действия. На следующем уроке мы применим полученную навеску при приготовлении раствора заданной концентрации и проверим, как ошибка взвешивания влияет на конечный результат."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить в тетради алгоритм взятия навески из 7–8 последовательных шагов и заполнить сравнительную таблицу аналитических и технохимических весов по признакам «назначение», «точность», «тара», «условия работы», «типичная ошибка». | Закрепляет терминологию и последовательность операции; при проверке обратить внимание на наличие проверки нулевой отметки, стабилизации и корректной записи результата. |
Средний (повышающий) | Решить 3 ситуационные задачи: выбрать весы для заданной массы и точности; вычислить массу навески по двум значениям массы тары и брутто; найти и исправить ошибки в описании процедуры взвешивания. | Формирует применение и анализ; при проверке оценить обоснованность выбора, единицы измерения и соблюдение формулы $m_н=m_б-m_т$. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое профессиональное сообщение о том, как сквозняк, вибрация, температура тары, статический заряд и загрязнение могут влиять на результат взвешивания; для каждого фактора предложить способ предупреждения ошибки. | Развивает исследовательское мышление и связь метрологии с лабораторной практикой; при проверке смотреть на причинно-следственные объяснения, а не на простое перечисление факторов. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Чем аналитические весы отличаются от технохимических?», «Что обозначают $m_т$, $m_б$ и $m_н$?», «Почему навеску нельзя насыпать непосредственно на чашу?», «Какие действия выполняют, если показание весов нестабильно?»
Лекция на 4 академических часа. Взятие навески на аналитических и технохимических весах
При взвешивании по разности масс сначала определяют массу пустой тары $m_т$, затем массу тары с веществом $m_б$. Массу навески вычисляют по формуле: $m_н = m_б - m_т$. Результат записывают с учётом точности прибора и единиц измерения.
4. Взвешивание по разности масс
- Проверить чистоту, исправность и устойчивость весов.
- Убедиться, что прибор установлен горизонтально и не подвергается вибрации или сквозняку.
- Подготовить сухую чистую тару, шпатель и вещество.
- Не класть вещество непосредственно на чашу весов.
- Перед началом работы ознакомиться с ценой деления или показаниями дисплея.
3. Подготовка к взвешиванию
Аналитические весы применяют для высокоточных измерений небольших масс. Они защищены от потоков воздуха, оснащены чувствительным измерительным механизмом и требуют аккуратной работы. Технохимические весы используют для менее точных измерений и взвешивания сравнительно больших навесок. Выбор прибора определяется требуемой точностью и массой вещества.
2. Аналитические и технохимические весы
Навеска — точно отмеренная масса вещества, взятая для проведения анализа или приготовления раствора. Точность навески влияет на достоверность результата, поэтому при работе учитывают цену деления, предел взвешивания, чувствительность прибора и допустимую погрешность.
1. Назначение и значение навески
5. Устройство аналитических и технохимических весов
Основными частями весов являются грузоприёмная платформа или чашка, измерительный механизм, указатель или дисплей, органы управления и устройство установки по уровню. Аналитические весы дополнительно имеют защитные стеклянные дверцы, снижающие влияние воздушных потоков. Перед работой проверяют нулевое показание, состояние чаши, устойчивость прибора и отсутствие посторонних предметов.
6. Выбор весов и тары
При выборе весов учитывают требуемую точность, диапазон измерений, массу навески и свойства вещества. Для высокоточного анализа используют аналитические весы, для ориентировочного или технологического взвешивания — технохимические. Тара должна быть сухой, чистой, химически стойкой и подходящей по вместимости. Её масса не должна превышать допустимую нагрузку прибора.
7. Порядок получения навески
- Подготовить рабочее место, вещество, тару и приспособления.
- Проверить установку весов и дождаться устойчивого показания.
- Определить массу пустой тары и записать результат.
- Осторожно внести вещество в тару шпателем или другим подходящим инструментом.
- Закрыть дверцы аналитических весов и дождаться стабилизации показания.
- Определить массу тары с веществом.
- Рассчитать массу навески как разность масс.
- Сравнить результат с заданной массой и при необходимости корректно добавить или удалить небольшое количество вещества.
- Перенести навеску, не просыпая вещество, и привести рабочее место в порядок.
8. Правила безопасности и типичные ошибки
- Не взвешивать горячие, влажные или летучие вещества без специальных условий.
- Не касаться тары и вещества руками.
- Не насыпать вещество непосредственно на чашу весов.
- Не перегружать прибор и не переносить весы во время работы.
- Не выполнять резких движений и не оставлять открытыми дверцы аналитических весов.
- Не использовать загрязнённую тару и инструменты.
- Не округлять результат сильнее, чем позволяет точность прибора.
- После работы убрать остатки вещества и сообщить о неисправности весов.
