• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 3793
  • دوشنبه 1385/12/28 ساعت 19:42
  • تاريخ :

طرح درس دوم دبیرستان (فصل 5)

قسمت چهارم - کشش سطحی :

فعالیت آزاد پدیده ی کشش سطحی

 

برای تکمیل این مبحث آزمایش های زیر را پیشنهاد می‌کنیم. می‌توانید پس از تدریس مبحث کشش سطحی مطابق کتاب درسی آزمایش‌ها و مشاهدات زیر را در کلاس انجام دهید و از دانش آموزان بخواهید آن را توضیح دهند.

 

وسایل لازم:

محلول آب و مایع ظرف شویی 2 لیوان  - تقریباً 300 سی سی - ( برای تهیه ی محلول آن را به آرامی هم بزنید که کف نکند )، آب، مفتول سیمی ( مفتول سیمی گل فروشی برای این کار بسیار مناسب است )، نخ قرقره ی معمولی، الکل صنعتی یک لیوان - حدود200 سی سی - چند قطره مایع ظرف شویی، چند قطره روغن مایع، قطره چکان، دستمال کاغذی یا پارچه برای تمیز کردن آبی که روی میز می ریزد.

 

شرح کار :

مقداری آب تمیز در بشر یا کاسه بریزید و مقداری پودر گچ را به آرامی روی آن بپاشید. گچ ‌ها روی آب باقی می مانند. قطره ای مایع ظرف شویی را در وسط ظرف روی آب بریزید. چه اتفاقی می‌افتد؟ پودرها به اطراف پخش می‌شوند؛ ولی درون اَب فرو نمی روند و سطح آب در اطراف قطره ی مایع ظرف شویی تمیز می‌شود. 

 

سؤال:

 دلیل این اتفاق چیست؟ 

به نظر می‌رسد سطح آب در محل افتادن قطره ی مایع ظرف شویی شکافته شده است. در واقع مایع ظرف شویی باعث کم شدن کشش سطحی یعنی سست شدن نیروی بین مولکول های سطح آب می شود. به همین علت مولکول ها در محل افتادن قطره، به اطراف کشیده می‌شوند و گرده های گچ را هم به همراه خود می‌برند.

مقداری از محلول آب و مایع ظرف شویی را در بشر یا کاسه بریزید. مراقب باشید محلول کف نکند.حلقه ای از مفتول سیمی بسازید و مانند شکل، نخی را به آن گره بزنید. حلقه را درون محلول فرو کنید و پس از چند ثانیه آن را به آرامی بیرون بکشید. حباب نازکی روی آن را می‌پوشاند ( وجود کف روی این حباب باعث سست شدن آن و به هم خوردن آزمایش می‌شود ). حال با دقت به کمک یک سوزن تمیز یا نوک مداد حباب یک طرف نخ را بترکانید. حباب طرف دیگر، نخ را می کشد و شکل زیر حاصل می‌شود.

 

 

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵
طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

سؤال:

 چه اتفاقی افتاد؟ 

حباب نازک، به دلیل وجود کشش سطحی که ناشی از نیروی قوی بین مولکول هاست، تمایل دارد مولکول های خود را به جمع ترین شکل ممکن در آورد و کم ترین سطح را اشغال کند. به همین دلیل نخ را به سوی خود می‌کشد.

 

این قسمت از آزمایش جالب است اما ممکن است توضیح آن برای دانش آموزان کمی مشکل باشد. مقداری الکل درون بشر یا کاسه بریزید. یک قطره روغن درون الکل بچکانید. اگر قطره در آن شناور نشد، مقداری آب به الکل اضافه کنید تا جایی که قطره ی روغن در محلول غوطه ور شود. غوطه ور شدن قطره ی روغن در محلول آب و الکل، مانند آن است که قطره در حالت بی وزنی است.

سؤال :

 شکل قطره چگونه است؟ چرا؟ 

قطره کروی شکل است. زیرا کره در میان سایر شکل های با حجم ثابت، کم ترین سطح جانبی را دارد. روغن به دلیل وجود کشش سطحی تمایل دارد به شکلی درآید که کم ترین سطح را داشته باشد. به همین دلیل شکل کروی را تشکیل می‌دهد.

این قسمت از آزمایش برای دانش آموزان جالب است و حتی می‌تواند به صورت مسابقه در کلاس اجرا شود. به همین دلیل وسایل مورد نیاز آن را هم به طور جداگانه فهرست می‌کنیم .

 

وسایل لازم:

کارتن بسیار کلفت یا ترجیحاً کارتن پلاست ( کارتن پلاست کارتنی از جنس پلاستیک است که بسیار سبک است، به راحتی بریده می‌شود، زود خراب نمی شود و ارزان قیمت هم می باشد. این محصول را می‌توان از نوشت افزار فروشی ها تهیه کرد )، قطره چکان، محلول آب و مایع ظرف شویی، کاسه ی بزرگ آب، مداد، قیچی یا کاتر، دستمال کاغذی برای پاک کردن آبی که روی میز می ریزد.

 

شرح آزمایش:

مقوای کارتن یا کارتن پلاست را به شکل زیر به صورت قایق ببرید ( اگر از کارتن استفاده می‌کنید، ترجیحاً یک روی آن را کاملاً با نوار چسب بپوشانید ). می‌خواهیم این قایق را روی سطح آب به حرکت درآوریم، پس به یک مخزن سوخت نیاز داریم. برای این کار مانند شکل زیر سوراخی را در عقب قایق ایجاد می‌کنیم و برای آن یک اگزوز هم درنظر می‌گیریم. به محل قرار گرفتن مخزن روی قایق دقت کنید. هم چنین قطر مخزن باید 2 برابر ضخامت اگزوز باشد. حال قطره چکان را از محلول آب و مایع ظرف شویی پر کنید و قایق را روی سطح آب قرار دهید. ( اگر قایق را از کارتن ساخته اید، آن را از طرفی که چسب زده اید،  در آب بگذارید تا کارتن خیس نشود ). حال به آرامی به کمک قطره چکان یک قطره از محلول را درون مخزن بریزید.

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

سؤال:

 چه اتفاقی افتاد؟ 

قایق به آرامی به جلو حرکت می‌کند.

سؤال:

چرا؟

همانند قسمت اول آزمایش، سطح آب در محل افتادن قطره شکافته می‌شود و تمایل دارد تا از هم باز شود. ولی وجود قایق روی سطح آب مانع از این امر می‌شود و مولکول های آب فقط می‌توانند از طریق اگزوز قایق از زیر آن فرار کنند. همین اتفاق باعث جلو رانده شدن قایق می‌شود. در واقع این پدیده مانند حرکت رو به جلوی جت است، که خروج گازهای داغ از انتهای آن باعث جلو رانده شدن جت می‌شود.

 

حال اگر از ابتدا قایق را کمی بزرگ تر ببرید و برای آن دو مخزن سوخت درنظر بگیرید، می‌توانید آن را به چپ و راست هم هدایت کنید.

 

اگر خواستید این آزمایش را به صورت مسابقه اجرا کنید، می‌توانید از دانش آموزان بخواهید در گروه خود قایقی بسازند و هر گروهی را که بتواند قایق اش را بیش تر و بهتر حرکت دهد، برنده اعلام کنید.

هم چنین دقت کنید که بعد از ریختن چند قطره از محلول درون آب، سطح آب از مایع ظرف شویی اشباع می‌شود و دیگر نتیجه ی دلخواه حاصل نمی شود. در این هنگام باید آب درون ظرف را عوض کنید و کار را با ظرف و آب تمیز ادامه دهید.

 

قسمت پنجم - نیروهای چشبندگی سطحی

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

پیش از آغاز درس فعالیت زیر را در کلاس ترتیب دهید:

دو شیشه ی خشک را روی هم قرار دهید و از یکی از دانش آموزان بخواهید آن ها را بدون آن که روی هم سر بخورند، از هم جدا کند. ( دقت کنید لبه ی شیشه ها تیز نباشد. برای اطمینان می توانید دور لبه‌ها را با چسب کاغذی یا لنت برق بپوشانید ).

حال شیشه‌ها را تر کنید و دوباره روی هم قرار دهید. قسمت قبل را تکرار کنید.

بدون این که در مورد علت این پدیده با آن ها وارد بحث شوید، فعالیت دیگری مطابق شکل ۵-۶ ترتیب دهید و ضمن انجام آن دانش آموزان را برای توجیه فعالیت بالا هدایت کنید.

 

قسمت ششم - موئینگی

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

علاوه بر آزمایش ۵-۳ کتاب، فعالیت زیر را نیز پیشنهاد می‌کنیم:

مانند شکل یک منشور تو خالی از جنس شیشه بسازید. زاویه رأس منشور را حدود ۱۰ درجه انتخاب کنید. برای چسباندن شیشه‌ها از چسب آکواریوم استفاده کنید.

 

یک بار آن را از آب ( ترجیحاً آب رنگی ) و بار دیگر از جیوه پر کنید و با توجه به آزمایش 5-3 کتاب، از دانش آموزان بخواهید مشاهده ی فوق را توجیه کنند.

 

قسمت هفتم - فشار

بعد از تدریس این مبحث مطابق کتاب، مثال زیر شهود خوبی از مفهوم فشار به دانش آموزان می‌دهد:

قلی یک فیل در خانه اش در یک ساختمان قدیمی نگه داری می‌کند. فیل او خوب رشد کرده و اکنون ۴ تن وزن دارد. کف چوبی خانه در حال خراب شدن است. مادر قلی می‌گوید فیل باعث این خرابی است. اما قلی توانست با یک محاسبه ی ساده نشان دهد کفش های پاشنه دار مادرش اثر بیش تری در خرابی کف پوش‌ها دارند.

اگر وزن مادر قلی ۷۰ کیلو گرم و مساحت کف پای فیل ۶۰۰ سانتی متر مربع باشد، آیا جواب قلی قابل قبول است. ( به دانش آموزان برای تخمین مساحت کف کفش مادر کمک کنید ). یک فیل بزرگ تقریبا ۳/۵ تن وزن دارد و مساحت کف هر پای آن تقریباً ۶۰۰ سانتی متر مربع می‌باشد.

 

قسمت هشتم- محاسبه ی فشار در مایع‌ها

فعالیت زیر برای شروع مبحث فشار در مایعات پیشنهاد می‌شود، این فعالیت باید روی پشت بام یا یکی از طبقات بالایی ساختمان انجام شود:

 

وسایل لازم :

شلنگ باریک و شفاف به طول ۵ متر ( شلنگ آب کولر برای این کار بسیار مناسب است ). قیف ( قیف پلاستیکی معمولی مناسب است )، یک سطل آب.

 

شرح کار:

از دانش آموزان بخواهید به حیاط بروند و دو نفر به پشت بام یا طبقات بالا بروند. شلنگ را از آن جا آویزان کنند، قیف را سر شلنگ قرار دهند و به آرامی درون آن آب بریزند. از یکی از دانش آموز کلاس بخواهید ته شلنگ را محکم بگیرد و مانع از ریختن آب شود. چه مدتی می‌تواند آب را در شلنگ نگه دارد؟ آیا نگه داشتن این مقدار آب در سطل نیز همین اندازه مشکل بود؟ در مورد علت این موضوع، توضیح بیش تری به آنان ندهید و اجازه دهید بعد از خواندن درس خودشان توضیح مناسب را پیدا کنند.

می توانید این فعالیت را به صورت مسابقه زورآزمایی در کلاس انجام دهید. برای تدریس این مبحث مشاهده های زیر پیشنهاد می‌شود:

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

سؤال:

 در کدام کتری چای بیش تری جای می‌گیرد؟

دقت کنید که لوله ی هر دو کتری در یک ارتفاع قرار دارد و فشار در این نقطه در هر دو کتری یکسان است. پس با وجود این که ارتفاع بدنه ی کتری‌ها با هم برابر نیست، ولی در هر دو کتری به یک اندازه چای جای می‌ گیرد، زیرا اختلاف ارتفاع مایع ها در درون کتری ها اختلاف فشار را به وجود می آورد و باعث بیرون ریخته شدن مایع می شود. 

 

فعالیت آزاد: فشار در مایعات

وسایل لازم :

 بشر بزرگ 500 سی سی یا کاسه ی بزرگ شفاف پر از آب، بشر 200 سی سی یا کاسه، لوله ی شیشه ای که دو طرف آن باز است، چند قطره جوهر رنگی، مقوای ضخیم ( مثل مقوای جعبه شیرینی )

 

شرح کار:

در بشر کوچک مقداری آب رنگی بریزید. مقوا را کمی بزرگ تر از ته لوله ببرید و با دست در انتهای آن نگه دارید. لوله را به طور عمودی و به آرامی در آب فرو کنید و دست خود را از روی مقوا بردارید.

 

سؤال:

آیا مقوا در آب رها می‌شود؟

 فشار آب درون ظرف بزرگ باعث می شود که مقوا به انتهای لوله بچسبد و مانع از ورود آب به درون آن می شود.

حال به آرامی مایع رنگی را از بالا درون لوله بریزید.

 سؤال:

 مشاهدات خود را شرح دهید: 

 تا زمانی که آب رنگی درون لوله پایین تر از سطح آب بی رنگ است، مقوا در انتهای لوله باقی می‌ماند و مانع از مخلوط شدن آب رنگی با آب بی رنگ می‌شود. اما همین که آب‌ها به ارتفاع یکسانی رسیدند، مقوا رها می‌شود و آب رنگی در ظرف بزرگ پخش می‌شود، زیرا فشاری که آب رنگی به مقوا وارد می کند کم تر از فشار آب بی رنگ است.

   طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵   طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

نویسنده: گلنوش بیژنی و نازنین حسن نیا

 

UserName