Temat: Rozszerzalność temperaturowa cieczy

Materiał uzupełniający do wykorzystania na lekcjach w grupie przedmiotów przyrodniczych (przyroda, biologia, chemia, geografia, fizyka), zajęciach dodatkowych, kołach zainteresowań. Może służyć jako zasób poszerzający wiedzę, przygotowujący uczniów do konkursów przyrodniczych.

Autor: Zyta Sendecka

Adresat

Uczeń klasy VII szkoły podstawowej.

Podstawa programowa

Klasa VII – fizyka

IV. Zjawiska cieplne. Uczeń:

5) analizuje jakościowo związek między temperaturą a średnią energią kinetyczną (ruchu chaotycznego) cząsteczek.

Cel lekcji

Uczniowie wykazują rozszerzalność cieplną cieczy.

Kryteria sukcesu

• wyjaśnisz, na czym polega rozszerzalność cieplna cieczy;

• przeprowadzisz doświadczenie ilustrujące rozszerzalność cieplną cieczy;

• omówisz wyjątkową rozszerzalność cieplną wody.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w języku ojczystym;

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się;

• kompetencje społeczne i obywatelskie.

Metody/formy pracy

Pogadanka, praca z tekstem, praca warsztatowa, obserwacja bezpośrednia, obserwacja pośrednia.

Praca indywidualna, praca w parach oraz praca w grupach.

Środki dydaktyczne:

• abstrakt;

• tablica interaktywna lub tradycyjna;

• tablety/komputery;

• zestaw przedmiotów i substancji potrzebnych do przeprowadzenia doświadczenia: pinezki, ołówki, plastikowe rurki do picia, plastelina, miska, żaroodporne naczynie, barwnik niebieski, barwnik czerwony, zimna i gorąca woda, plastikowa butelka z nakrętką o pojemności 1l lub 1,5l (po jednym zestawie na parę);

• termometr alkoholowy;

• termometr Galileusza;

• termometr rtęciowy;

• metodniki.

Fazy lekcji

Wstępna

1. Nauczyciel prosi wybranego ucznia, aby wyjaśnił, na czym polega rozszerzalność cieplna substancji na przykładzie gazów.

2. Nauczyciel podaje temat i cel lekcji w języku zrozumiałym dla ucznia oraz kryteria sukcesu.

Realizacyjna

1. Nauczyciel poleca uczniom, żeby omówili zasady bezpiecznego przeprowadzania doświadczeń.

2. Nauczyciel zapowiada film przedstawiający doświadczenie ilustrujące rozszerzalność cieplną cieczy. Poleca podopiecznym, żeby wspólnie ustalili pytanie badawcze i hipotezę. Uczniowie zapisują je w formularzu zamieszczonym w abstrakcie. Prowadzący lekcję wyświetla film.

3.Uczniowie, pracując w parach, przeprowadzają eksperyment zgodnie ze wskazówkami zawartymi w filmie. Każda para zapisuje swoje spostrzeżenia i wnioski.

4. Nauczyciel prosi podopiecznych o odczytanie zanotowanych spostrzeżeń, a następnie wskazanie najcelniejszych uwag.

5. Prowadzący prosi uczniów, aby wyszukali w abstrakcie przykład wykorzystania zjawiska rozszerzalności cieplnej cieczy. Nauczyciel demonstruje różne rodzaje termometrów cieczowych:

• termometr alkoholowy;

• termometr Galileusza;

• termometr rtęciowy.

Prezentując termometr rtęciowy, zaznacza, że rtęć jest metalem.

6. Nauczyciel prosi uczniów, żeby przeczytali fragment abstraktu dotyczący rozszerzalności cieplnej wody i odpowiedzieli pisemnie na pytanie: „Dlaczego w termometrach nie używa się wody do wskazywania temperatury?”. Ochotnicy odczytują odpowiedzi, a pozostali uczniowie za pomocą metodników dokonują ich oceny (kartka zielona oznacza poprawną odpowiedź, kartka czerwona – błędną).

Podsumowująca

1. Uczniowie samodzielnie wykonują ćwiczenie interaktywne.

2. Nauczyciel prosi uczniów, żeby dokończyli zdanie: „Po dzisiejszej lekcji będę pamiętał...”.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Thermal expansion of liquids

Liquids can also undergo thermal expansion, although to a slightly lesser extent than gases. To see this in action, just look at the liquid in a thermometer. This is perhaps the most famous example of a practical use of thermal expansion.

How are fish able to survive winter when the water freezes? It is possible due to the unique thermal expansion of water. When cooled, water reduces its volume. However, after lowering the temperature to below 4°C, it again increases in volume. Therefore, when it has a temperature of 0°C ice forms on the surface, but in the depths the water is still liquid and the fish can swim.

• Thermal expansion (temperature) is a change in the volume of substances due to a change in their temperature.

• Thermal expansion of substances is related to the increased rate of motion of particles as the temperature increases.

• Thermal expansion mostly effects gases, but can also occurs in liquids and solids.

• Thermal expansion must be taken into account when designing buildings and machinery.