Jak materia reaguje na zmiany temperatury?

Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Autor : Anna Bałecka
Rozwiązywanie problemów badawczych
„Jak materia reaguje na zmiany temperatury?”
1. Realizowane treści podstawy programowej
Wymagania szczegółowe
Przedmiot
8.1 opisuje przebieg i wynik przeprowadzonego doświadczenia
Fizyka
8.2. wyodrębnia zjawisko z kontekstu, wskazuje czynniki istotne
i nieistotne dla wyników doświadczenia
8.6. odczytuje dane z tabeli i zapisuje dane w formie tabeli
8.8. sporządza wykres na podstawie danych z tabeli, a także odczytuje
dane z wykresu
Matematyka
9.1. interpretuje dane za pomocą tabel, diagramów słupkowych, wykresów
2. Kształcone kompetencje
Kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowotechniczne.
3. Ilość bloków potrzebna do realizacji
jeden blok 1,5 h
4. Cele zajęć blokowych
obserwowanie zjawiska liniowej rozszerzalności temperaturowej ciał
stałych;
obserwowanie zjawiska objętościowej rozszerzalności
temperaturowej ciał stałych, cieczy i gazów;
znaczenie i wykorzystanie zjawiska rozszerzalności cieplnej w
praktyce.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
5. Oczekiwane osiągnięcia ucznia
Uczeń:
opisuje zmiany objętości ciał stałych, cieczy i gazów pod wpływem
ogrzewania,
projektuje i przeprowadza doświadczenia pokazujące zjawiska
rozszerzalności temperaturowej ciał będących w różnych stanach
skupienia,
przedstawia znaczenie zjawiska rozszerzalności temperaturowej ciał
w życiu człowieka
6. Wykaz pomocy dydaktycznych
Dla 1 grupy uczniów ( 2-3 osobowej )
Lp.
Pomoce dydaktyczne potrzebne do przeprowadzenia
eksperymentu
Ilość
1.
Denaturat
20 cm3
2.
Aceton
20 cm3
3.
Woda
2000 dm3
4.
Cylinder miarowy o obj. 20 cm3
1
5.
Czajnik elektryczny
1
6.
Strzykawka na 20 cm3
1
7.
Szklany słoik po średnim majonezie
1
8.
Mała plastikowa butelka po coca-coli
1
9.
Pokruszony lód w termosie
10.
Termometr
1
11.
Kalkulator
1
12.
Papier milimetrowy
ok. 200 g
1 kartka
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
7. Proponowany przebieg zajęć z rozliczeniem czasowym
Lp. Opis kolejnych czynności
1.
Podzielenie uczniów na grupy, przypomnienie przepisów
Czas trwania
w minutach
10
BHP, Regulaminu Pracowni.
Dyskusja nt. występowania zjawiska rozszerzalności
temperaturowej i jego wykorzystania.
2.
Wykonanie doświadczenia nr 1.
10
3.
Wykonanie doświadczenia nr 2.
10
4.
Wykonanie doświadczenia z denaturatem i acetonem
oraz zanotowanie wyników pomiarów
15
5.
Obliczenie o ile zwiększyła swoją objętość badana
próbka po ogrzaniu o 1 0C
10
6.
Obliczenie o ile zwiększył swoją objętość 1 dm3
badanych cieczy.
10
7.
Narysowanie diagramu dla denaturatu i acetonu
10
8.
Analiza wyników pomiarów
5
9.
Kalkulacja kosztów, ankiety, sprzątanie.
10
Całkowity czas trwania
90 minut
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
…………………………………………………………………………………….
8. Karta pracy uczniów
Drogi uczniu!
Na dzisiejszych zajęciach, dowiesz się jak materia działa na zmiany
temperatury.
Przeczytaj poniższy tekst, wyjaśniający pewne zjawisko z którym spotykasz się
na co dzień w życiu.
Rozszerzalność termiczna ciał to zjawisko zmiany rozmiarów liniowych ciał
stałych pod wpływem wzrostu temperatury ciała.
Ciała stałe, ciekłe i gazowe zwiększają swoją objętość pod wpływem wzrostu
temperatury tych ciał.
Znaczenie tego zjawiska polega przede wszystkim na konieczności
przewidywania zmiany rozmiarów ciał stałych i objętości wszystkich rodzajów
ciał pod wpływem ogrzewania –
np. w samolotach, w liniach przesyłowych energetycznych, w konstrukcji
mostów.
Gazy ogrzewane w zamkniętych pojemnikach (bez możliwości zwiększenia swej
objętości) zwiększają ciśnienie.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Zadanie 1.
Wykonaj doświadczenia zgodnie z instrukcją. Zanotuj spostrzeżenia i
wnioski
Doświadczenie 1.
Potrzebne przedmioty:
- słoik z gorąca wodą
- duża strzykawka wypełniona powietrzem
Polecenie:
- włóż strzykawkę wypełnioną powietrzem do gorącej wody.
Co się stało?
……………………………………………………………………………………
Dlaczego tak się stało?
……………………………………………………………………………………
Doświadczenie 2.
Potrzebne przedmioty:
- plastikowa butelka po napojach zakręcana korkiem
- lód
Polecenie:
- ustaw butelkę na 10 minut na gorącym kaloryferze
- do butelki wsyp niewielką ilość pokruszonego lodu
- zamknij szybko butelkę zakrętką
- potrząśnij butelka z lodem
- po kilku minutach obserwuj co się stało ze ściankami butelki
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Co się stało?
……………………………………………………………………………………
Dlaczego tak się stało?
……………………………………………………………………………………
Zadanie 2.
Przedmioty wykonane z jednych substancji bardziej się rozszerzają wraz ze
wzrostem temperatury, a innych mniej. Zmiany rozmiarów ciał są niewielkie.
Diagram przedstawia, o ile mm wydłużają się ciała stałe o długości 1m
wykonane z różnych substancji, jeśli zostaną ogrzane o 100 0C.
2,5
2
1,5
Serie1
1
0,5
fra
m
wo
l
po
rc
el
an
a
ok
ie
nn
e
sz
kło
be
to
n
że
la
zo
st
al
ie
dź
m
al
um
in
iu
m
0
Przyrost objętości jest różny dla różnych cieczy. W tabeli przedstawiono o ile
zwiększa swą objętość 1 dm3 ( 1 litr) cieczy przy wzroście temperatury o 1 0C.
Substancja
Przyrost objętości w cm3
Eter etylenowy
1,62
nafta
0,96
gliceryna
0,50
woda
0,21
rtęć
0,18
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Zjawisko to wykorzystano np. do budowy termometrów cieczowych.
Zbadaj o ile zwiększy swoją objętość 1 dm3 acetonu i denaturatu przy wzroście
temperatury o 1 0C?
Zanotuj w tabeli wyniki pomiarów:
Pomiar
Denaturat
Aceton
Temperatura początkowa badanej
substancji
Temperatura końcowa badanej
substancji ( po ogrzaniu w wodzie o
temp 80 – 100 0C )
Różnica temperatur
Objętość początkowa próbki pobranej
do badania.
Objętość próbki po ogrzaniu
Różnica objętości
Oblicz o ile cm3 zwiększyła swoją objętość badana próbka po ogrzaniu o 1 0C
Denaturat
Aceton
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Oblicz o ile cm3 zwiększył swoją objętość 1 dm3 badanych cieczy.
Denaturat
Aceton
Denaturat - ………………
Aceton - …………………
Zadanie 3.
Na podstawie wyników swoich pomiarów, na papierze milimetrowym, narysuj
wykres (diagram) słupkowy rozszerzalności temperaturowej denaturatu i
acetonu.
Dobierz odpowiednią skalę i opisz osie wykresu.
Zadanie 4.
Porównaj wyniki swoich badań z danymi literaturowymi.
Czy twoje wyniki różnią się od danych tablicowych? ………………………….
Jakie czynniki mogły mieć wpływ na te różnice?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Zadanie 5.
Na podstawie wykonanych doświadczeń uzupełnij zdania:
Wszystkie ciała pod wpływem obniżenia …………………….. ,
…………………………… swoją objętość.
Wszystkie ciała pod wpływem obniżenia …………………….. ,
…………………………… swoją objętość.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
9. Kosztorys
Kalkulacja kosztów wykonania eksperymentu
Lp. Pomoc dydaktyczna
Ilość
sztuk
Cena
jednostkowa
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Łączny koszt
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Cena łączna
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Oszacowanie kosztów pracy
Lp.
Zadanie
Czas
Liczba
Łącznie
Cena
wykonania osób osobogodzin osobogodziny
[h]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Łączny koszt
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Koszt
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
10. Ankieta ewaluacyjna
zaznacz X we właściwej kolumnie
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
Pytanie do ucznia
Tak
Raczej
Trudno
Nie Zdecydowanie
tak
powiedzieć
nie
Czy uważasz, że zajęcia były
interesujące?
Czy potrafisz teraz odczytywać
dane z diagramów i tabel?
Czy potrafisz teraz doświadczalnie
wyznaczyć rozszerzalność
temperaturową dowolnej cieczy?
Czy uważasz, że ćwiczenia jakie
dzisiaj wykonywałeś ułatwią Ci
wykonywanie prostych
doświadczeń?
Czy uważasz, że obliczenia jakie
dzisiaj wykonywałeś ułatwią ci
rozwiązywanie prostych zadań
obliczeniowych?
11. Samoocena
zakreśl w kółko właściwe
Uważam, że mój wkład w pracę grupy był:
bardzo duży, duży, średni, mały, bardzo mały
Ćwiczenia wykonywałem zgodnie z instrukcją
zawsze, prawie zawsze, rzadko, nigdy
Współpraca z koleżankami i kolegami w grupie
układała mi się:
bardzo dobrze, dobrze, normalnie, źle, bardzo źle
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Wykorzystane materiały:
- obudowa dydaktyczna do programu „Spotkania z fizyka” wyd. Nowa Era
- obudowa dydaktyczna do programu „Zrozumieć świat” wyd. ZamKor
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego