2014 г. - Тульский колледж профессиональных технологий и

Министерство образования Тульской области
Государственное образовательное учреждение среднего
профессионального образования Тульской области
« Тульский колледж профессиональных технологий и сервиса»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Естествознание»
Тула, 2014
1
Одобрено
цикловой комиссией
математических и
естественно – научных дисциплин
Председатель ПЦК:
__________Г.В. Горина
«___» __________ 2014 г.
Разработал преподаватель естествознания –
Трейтяк Р.З.
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Рабочая программа учебной дисциплины «Естествознание» предназначена для
реализации Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки
выпускников учреждений среднего профессионального образования, реализующих
образовательную программу среднего (полного) общего образования, при подготовке
квалифицированных рабочих и специалистов среднего звена.
Для освоения дисциплины «Естествознание» обучающиеся используют знания,
умения и навыки, способы деятельности и установки, сформированные в ходе изучения
дисциплин «Биология», «Физика», «Химия».
Изучение дисциплины «Естествознание» является необходимой основой для
последующего освоения программ профессиональных модулей.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
уметь:
- приводить примеры экспериментов и(или) наблюдений,
обосновывающих: существование электромагнитного поля и взаимосвязь электрического
и магнитного полей, волновые и корпускулярные свойства света, необратимость тепловых
процессов, зависимость свойств вещества от структуры молекул, зависимость скорости
химической реакции от температуры и катализаторов, клеточное строение живых
организмов, роль
ДНК как носителя наследственной информации, эволюцию живой природы, превращения
энергии и вероятностный характер процессов в живой и неживой природе, взаимосвязь
компонентов экосистемы, влияние деятельности человека на экосистемы;
- объяснять прикладное значение важнейших достижений в области естественных
наук для: развития энергетики, транспорта и средств связи, получения синтетических
материалов с заданными свойствами, создания биотехнологий, лечения инфекционных
заболеваний, охраны окружающей
среды;
- выдвигать гипотезы и предлагать пути их проверки, делать выводы на
основе экспериментальных данных, представленных в виде графика, таблицы или
диаграммы;
- работать с естественнонаучной информацией, содержащейся в сообщениях СМИ,
интернет-ресурсах, научно-популярной литературе: владеть методами поиска, выделять
смысловую основу и оценивать достоверность информации
- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и
повседневной жизни для:
- оценки влияния на организм человека электромагнитных волн и радиоактивных
излучений;
- энергосбережения;
- безопасного использования материалов и химических веществ в быту;
- профилактики инфекционных заболеваний, никотиновой, алкогольной и наркотической
зависимостей;
- осознанных личных действий по охране окружающей среды.
3
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать/понимать
- смысл понятий: естественнонаучный метод познания, электромагнитное поле,
электромагнитные волны, квант, химическая реакция, макромолекула, белок, катализатор,
фермент, клетка, дифференциация клеток, ДНК, вирус, биологическая эволюция,
биоразнообразие, организм, популяция, экосистема, биосфера, самоорганизация;
- вклад великих ученых в формирование современной естественнонаучной картины
мира.
Количество часов на освоение программы дисциплины:
максимальной учебной нагрузки - 292 (176) часа, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки -195 (117) часов;
лабораторных работ – 58 (38) часов
В преобразовании окружающего мира человеку помогают науки о природе,
которые относятся к естествознанию.
Изучение биологических объектов, явлений и процессов в связи химическими и
физическими дает возможность использовать все приобретенные знания для объяснения
сущности явлений в живой природе, сформировать у студентов целостную картину мира.
Изучение естествознания немыслимо без проведения лабораторных работ.
Лабораторная работа – необходимая составляющая учебного процесса в предметах
естественно - научного цикла. Студенты обязаны владеть навыками работы с
физическими, химическими и биологическими объектами и явлениями, а также владеть
экспериментальными умениями:
- умений использовать приборы и измерительные инструменты;
- умений проводить анализ результатов экспериментальных исследований, в том
числе, выраженных в виде таблицы или графика;
- умений выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной
системы.
Целесообразно постоянно подчеркивать учащимся, что постановка только одного
опыта недостаточна для изучения явления или процесса. Необходимы целые серии
опытов, проверяющие различные закономерности каждого явления и процесса.
Практическая направленность курса естествознания позволяет более успешно
решать
задачи
трудового
воспитания,
развития
у
студентов
интереса
к
естественнонаучным знаниям, способностей.
4
Содержание
Пояснительная записка---------------------------------------------------Лабораторная работа № 1-------------------------------------------------Лабораторная работа № 2-------------------------------------------------Лабораторная работа № 3-------------------------------------------------Лабораторная работа № 4------------------------------------------------Лабораторная работа № 5------------------------------------------------Лабораторная работа № 6-------------------------------------------------Лабораторная работа № 7-------------------------------------------------Лабораторная работа № 8------------------------------------------------Лабораторная работа № 9------------------------------------------------Лабораторная работа № 10-----------------------------------------------Лабораторная работа № 11------------------------------------------------Лабораторная работа № 12-----------------------------------------------Лабораторная работа № 13-----------------------------------------------Литература---------------------------------------------------------------------
3
6
8
10
12
14
16
19
21
23
24
25
28
29
30
5
Лабораторная работа № 1
Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела.
Цель работы: изучить зависимость силы трения скольжения от веса тела.
Оборудование и материалы:
1.
2.
3.
4.
Динамометр
Набор грузов
Деревянный брусок
Деревянная линейка
Теоретическая часть
Сила трения возникает между поверхностями тел при их взаимном
движении. Сила трения по модулю равна силе, направленной параллельно
поверхности скольжения, которая требуется для равномерного перемещения
бруска с грузом, Реакция опоры по модулю равна весу бруска с грузом.
Измерения обоих сил проводится с помощью динамометра. С помощью
динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по
горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила
равна по модулю силе трения Fтр , действующей на брусок. С помощью того
же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен
силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он
скользит. Определив таким образом значения силы трения, при различных
значениях силы нормального давления, необходимо построить график
зависимости Fтр от P .
Ход работы
1. Взвесить брусок при помощи динамометра.
2. Положить брусок на горизонтально расположенную деревянную
линейку и равномерно его тянуть, прикрепив брусок к крючку
динамометра.
3. Зафиксировать показания динамометра при движении (проделать
эту работу 3 раза и взять среднее значение).
4. Поместить на брусок груз весом 1н.
5. Тянуть брусок вместе с грузом равномерно и замерить с помощью
динамометра силу трения скольжения.
6. Зафиксировать показания динамометра при движении.
6
7. К первому грузу добавить второй, третий грузы и каждый раз
измерять силу трения скольжения при равномерном движении
бруска.
8. Заполнить таблицы и построить график зависимости Fтр.ск. от P.
9. Сделать вывод по работе.
№ опыта
P, н
Fтр.ск.
№ опыта
1-2
2-3
3-4
1
2
Увеличение P, раз
3
Таблица 1.
4
Таблица 2.
Увеличение Fтр.ск., раз
Контрольные вопросы:
1.
2.
3.
4.
Почему шины автомобилей делают с рифленой поверхностью?
Почему некоторые детали механизмов требуют смазки?
Почему масло легче разрезать проволокой, чем ножом?
О какой опасности предупреждает дорожный знак «Осторожно
листопад !»?
7
Лабораторная работа № 2
Тема: «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от
длины нити»
Цель: установить математическую зависимость периода нитяного маятника от
длины нити маятника.
Оборудование: штатив с держателем, шарик на нити, измерительная лента или
линейка, секундомер.
Теоретическая часть
Математическим маятником называется материальная точка,
подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить
тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити,
на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до
точки подвеса).
Учёные Галилей, Ньютон, Бессель и др. установили следующие законы
колебания математического маятника:
1 . Период колебания математического маятника не зависит от массы
маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 10°.
2. Период колебания математического маятника прямо пропорционален
квадратному корню из длины маятника l и обратно пропорционален квадратному
корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно
написать формулу для периода колебаний математического маятника: T=t/N
Используя модель и законы колебаний математического маятника,
можно пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить
ускорение свободного падения для своей местности и сравнить со справочным
значением g .
Порядок выполнения работы:
1. Укрепить нить маятника в держателе штатива.
8
2. Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до
центра тяжести шарика).
3. Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.
4. Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.
5. Вычислить период колебания маятника, используя формулу Т= t/N
6. Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити
маятника.
7. Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.
Число
№
Длина
Время
полных
опыта нити
колебаний
колебаний
маятника
t, c
l, м
N
1
20
N
2
20
t,c
l,м
3
20
4
20
Период
колебаний
T, c
T,c
8. Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости
T,cнити.
периода нитяного маятника от длины его
Вопросы для контроля
1.
Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на
чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте
t,c
равнодействующую сил. Как меняется величина и направление
равнодействующей сил в течение периода?
t
2. Каким будет характер движения маятника А) при его перемещении от
положения равновесия до амплитудного значения
координаты?; Б) при его
t,c
перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?
3.
Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на
очень длинном шнуре: А) если из отверстия в его дне постепенно будет
вытекать вода?; Б) если увеличить длину шнура? Какой математический
закон или формулу вы использовали при ответе на данные вопросы?
9
Лабораторная работа № 3
Изменение температуры вещества в зависимости от времени изменения
агрегатных состояний.
Цель работы: изучить зависимость изменения температуры вещества от
времени изменения агрегатных состояний.
Приборы и материалы: стакан (пробирка), наполненный льдом,
термометр, спиртовка (или другой нагреватель), спички, штатив, часы.
Теоретическая часть.
По мере нагревания кристаллического тела средняя энергия его
молекул увеличивается за счет возрастания средней кинетической энергии.
Увеличивается также потенциальная энергия молекул (атомов, ионов), так
как увеличивается амплитуда колебания частиц около положения
равновесия.
После того как достигнута температура плавления, вся подводимая
энергия идет на разрыв межмолекулярных (межатомных) связей, разрушение
кристаллической решетки, т.е. увеличивается потенциальная энергия. До тех
пор пока не разрушится кристаллическая решетка, температура тела не
изменится. Температура, при которой вещество плавится, называется
температурой плавления вещества.
После того как все кристаллическое тело расплавится и превратится в
жидкость, температура снова повышается. Если прекратить нагревание, то
жидкость охлаждается и при температуре, равной температуре плавления,
начинается процесс отвердевания вещества. При достижении температуры
отвердевания
кристаллическая
решетка
восстанавливается,
также
восстанавливаются межатомные (межмолекулярные) связи. Потенциальная
энергия молекул (атомов) в процессе отвердевания (кристаллизации)
уменьшается, а кинетическая энергия остается неизменной. До тех пор пока
кристаллическая решетка не восстановится, температура тела не изменится.
Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется),
называется температурой отвердевания (кристаллизации). При отвердевании
вещества тепло выделяется и передается окружающим телам. После
10
восстановления кристаллической решетки при дальнейшем охлаждении
температура твердого тела понижается.
Ход работы
1. Вставить термометр в стакан со льдом, измерить температуру льда.
2. Зажечь спиртовку и начать наблюдать за изменением температуры льда
с течением времени.
3. Обратить внимание на температуру, при которой начинается процесс
плавления льда.
4. После того как весь лед расплавится, пронаблюдать за изменением
температуры еще 5 мин.
5. Погасить спиртовку, пронаблюдать за изменением температуры воды.
6. Результаты наблюдений занести в таблицу.
Время, мин
Температура, 0C
7. По данным таблицы построить график изменения температуры со
временем (по оси абсцисс отложить время, по оси ординат –
температуру)
8. Определить по графику: а) при какой температуре плавится лед; б)
как долго длится плавление; в) до какой температуры было нагрето
вещество в жидком состоянии; г) указать процессы происходящие на
участках АВ, ВС, СD, DE, EF, FK. Результаты анализа записать в
тетрадь.
9. По результатам анализа сделать вывод.
Контрольные вопросы.
1. Какой процесс называют плавлением? отвердеванием
(кристаллизацией)? Приведите примеры.
2. При каких условиях происходит процесс плавления (отвердевания)
вещества?
3. Почему в таблицах температур различных веществ нет температуры
плавления смолы?
4. Какой процесс называется возгонкой (сублимацией)? Приведите
примеры.
11
Лабораторная работа № 4.
Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на ее
участках.
Цель работы: Научиться собирать электрическую цепь и измерять
сопротивление проводника при помощи амперметра и вольтметра.
Оборудование и материалы: источник тока, лампочка, провода
соединительные, амперметр, вольтметр, проволочный резистор, реостат,
ключ.
Теоретическая часть.
Электрический ток в цепи можно обнаружить по его действию: при
присоединении к лабораторному источнику тока лампочки она не только
светит, но и нагревается (тепловое действие тока).
Закон Ома: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна
напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его
сопротивлению
Сопротивление отсюда можно выразить как:
Однако R – величина постоянная для данного проводника и не зависит ни от
напряжения, ни от силы тока.
Ход работы
12
1. Собрать электрическую цепь по схеме
2. Замкнуть цепь, измерить силу тока в цепи и напряжение на
исследуемом проводнике. Результаты измерений занести в таблицу:
№ опыта
Сила тока I, A
Напряжение U, B
Сопротивление R,
Ом
1
2
3
3. С помощью реостата изменить сопротивление цепи и снова измерить
силу тока в цепи и напряжение на исследуемом проводнике.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
4. На основании полученных экспериментальных результатов сделать
вывод о зависимости (независимости) сопротивления проводника от
силы тока в нем и напряжения на его концах.
Контрольные вопросы.
1. Условия возникновения электрического тока.
2. Сила тока и напряжение.
13
3. Закон Ома для участка цепи.
4. Сопротивление металлического проводника и его зависимость от
размеров и вещества проводника. Удельное сопротивление вещества.
5. Последовательное и параллельное соединение проводников.
6. Работа и мощность постоянного тока.
7. Закон Джоуля – Ленца.
Лабораторная работа №5
Изучение интерференции и дифракции света.
Цель работы: экспериментально изучить явления интерференции и
дифракции.
Оборудование: электрическая лампа с прямой нитью накала (одна на
класс), две стеклянные пластинки, рамка из проволоки, стеклянная трубка,
мыльная вода, компакт-диск, спиртовка, спички, лезвие безопасной бритвы,
капроновая ткань черного цвета, пинцет, штангенциркуль.
Описание работы
Обычно интерференция наблюдается при наложении волн, испущенных
одним и тем же источником, пришедших в данную точку разными путями.
Вследствие дифракции свет отклоняется от
распространения (например, вблизи краев препятствий).
прямолинейного
Ход работы
Опыт 1. Окуните проволочную рамку в мыльный раствор и внимательно
рассмотрите образовавшуюся мыльную пленку. Зарисуйте в тетради для
лабораторных работ увиденную вами интерференционную картину. Обратите
внимание, что при освещении пленки белым светом (от окна или лампы)
возникают окрашенные полосы.
С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь и
внимательно рассмотрите его. При освещении его белым светом
наблюдается образование цветных интерференционных колец. Но мере
уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь, перемещаются вниз.
Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?
2. Какую форму имеют радужные полосы?
14
3. Почему окраска пузыря все время меняется?
Опыт 2. Тщательно протрите две стеклянные пластинки, сложите их
вместе и сожмите пальцами. Из-за не идеальности формы соприкасающихся
поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные
пустоты. При отражении света от поверхностей пластин, образующих зазор,
возникают яркие радужные полосы — кольцеобразные или неправильной
формы. При изменении силы, сжимающей пластинки, изменяются
расположение и форма полос. Зарисуйте увиденные вами картинки в тетради
для лабораторных работ.
Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Почему в местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие
радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?
2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение
интерференционных полос?
Опыт 3. Рассмотрите внимательно под разными углами поверхность
компакт-диска (на которую производится запись). Что вы наблюдаете? Объясните
наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.
Опыт 4. Возьмите пинцетом лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над
пламенем спиртовки. Зарисуйте наблюдаемую картину в тетради для
лабораторных работ.
Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Какое явление вы наблюдали?
2. Как его можно объяснить?
Опыт 5. Посмотрите сквозь черную капроновую ткань на нить горящей
лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в
виде двух скрещенных под 'прямым углом дифракционных полос. Зарисуйте
наблюдаемый дифракционный крест в тетради для лабораторных работ.
Объясните наблюдаемые явления.
Запишите в тетради для лабораторных работ выводы.
Укажите, в каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление
интерференции, а в каких — явление дифракции.
15
Лабораторная работа № 6
Анализ содержания примесей в воде
Цель работы: уметь определять содержание примесей в воде.
Материалы и принадлежности к работе:
0,1 Н раствор роданида аммония (NH4CNS).
2 Н раствор соляной кислоты (HCl).
2 Н раствор щелочи (NaOH).
0,05 М раствор солей: красная кровяная соль (K3[Fe(CN)6]), желтая кровяная соль
(K4[Fe(CN)6]), сернокислое железо окисное (Fe2(SO4)3), сернокислое железо
закисное (FeSO4), хлористый калий KCl).
5. 0,05 Н раствор азотнокислого серебра (AgNO3).
6. 0,01 Н раствор марганцевокислого калия (KMnO4).
7. 1 % раствор йодистого калия (KI).
8. 10 % раствор хлористого бария (BaCl2),
9. 0,5 % раствор сернокислого калия (K2SO4).
10. Натронная известь кристаллическая (Ca(OH)2 + NaOH).
11. Роданид аммония крстал. (NH4CNS).
12. Универсальная индикаторная бумага.
13. Набор пробирок, штативы для пробирок.
14. Держатели для пробирок.
15. Фарфоровые ступки с пестиком.
16. Чашки Петр
17. Спиртовки.
18. Пипетки.
19. Шпатели.
1.
2.
3.
4.
Ход работы
Опыт 1. Качественный анализ питьевой воды
а) Определение окисляемости:
16
Окисляемость воды является отрицательным явлением и обусловлена
наличием в воде восстановителей: сульфитов (SO32-), сульфидов (S2-),
нитритов (NO2-), солей железа (II) и т.д.
Выполнение опыта:
В пробирку наполовину налить водопроводной воды и туда добавить 23 капли раствора KMnO4. Параллельно опыт провести с
дистиллированной водой (для сравнения). Растворы оставить на 5-10
мин.
Записать наблюдения. Сделать выводы.
б) Определение ионов Fe3+ в воде:
Качественным реактивом на ионы железа (III) являются:
1. NH4CNS или KCNS, образующее с ионами Fe3+ кровавокрасное
окрашивание.
2. Вторым реактивом является желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6],
образующая с ионами железа (III) в слабокислом растворе
темносинее окрашивание (берлинская лазурь).
Выполнение опыта:
1. В одну пробирку налить- 2 мл водопроводной воды, в другую –
раствор соли железа (III), например, Fe2(SO4)3. В обе пробирки
добавить по 1-2 капли раствора HCl и по 1-2 капли NH4CNS.
Записать наблюдения. Сделать вывод. Записать уравнение
реакции.
2. В одну пробирку поместить - 1 мл раствора соли FeSO4, в
другую пробирку – 1 мл раствора соли Fe2(SO4)3. Добавить в обе
пробирки по 1-2 капли HCl, затем в первую пробирку добавить 12 капли раствора K3[Fe(CN)6] – (красная кровяная соль); в другую
пробирку – 1-2 капли раствора K4[Fe(CN)6] – желтая кровяная
соль.
Записать наблюдения. Записать уравнения реакций.
Опыт 2. Определение ионов аммония (NH4+):
а) сухой метод:
Поместить в ступку – 0,5 г соли аммония (NH4CNS) и – 0,5 г натронной
извести. Тщательно растереть. Испытать на запах.
Записать уравнение реакции.
б) мокрый метод:
В пробирку поместить 3-5 капель раствора соли аммония, 4-5 капель
раствора щелочи NaOH. К отверстию пробирки поднести
универсальную индикаторную бумажку. Пробирку осторожно нагреть.
17
Записать наблюдение. Сделать вывод, записать уравнение реакции.
Опыт 3. Определение иона хлора (Cl-)
В пробирку помещают исследуемый раствор KCl – 5 мл и добавляют 1
мл 0,05 Н раствора AgNO3, тщательно перемешивают.
Образование белого осадка свидетельствует о наличии в растворе
ионов ClНаписать уравнение реакции в ионном виде.
Опыт 4. Проба на присутствие серной кислоты (SO42-)
К 10 мл исследуемого раствора K2SO4 прибавить 2 мл 10 % -ного
раствора BaCl2. Появление белого осадка свидетельствует о наличии
ионов SO42-. (Например, при анализе других кислот обнаруживают
загрязнение их серной кислотой, например, при анализе уксусной
кислоты).
Записать уравнение реакции.
Контрольные вопросы
1. Какие реакции называются характерными.
2. Какие реакции и реактивы называются специфическими.
3. Записать в ионном виде специфический реактив на ионы SO42- ; на
ионы Cl-
18
Лабораторная работа № 7
Методы очистки воды. Анализ содержания примесей в воде
Цель работы: научиться очищать воду от механических примесей и уметь
определять содержание примесей в воде.
Оборудование: реактивы, химическая посуда.
Краткие теоретические сведения
Получение чистой воды – очень важная проблема. Чистая вода необходима
многим отраслям современной промышленности, она используется для проведения
многих технологических процессов. Очищенная питьевая вода применяется в
бытовых целях. В природной воде всегда имеются механические примеси и
растворённые вещества. Вода – прекрасный растворитель и поэтому невозможно
встретить в природе жидкую «чистую» воду, то есть ту воду, в которой не
растворены неорганические и органические вещества. В результате
жизнедеятельности человека количество загрязняющих воду веществ постоянно
растёт, и на сегодняшний день их насчитывается более 50 000. Поэтому
проведение тестов на определение концентрации такого количества химических
веществ, которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.
Традиционно для оценки качества воды используют физические, санитарно бактериологические и химические показатели.
К физическим показателям относят температуру, запахи и привкусы,
цветность и мутность.
К санитарно-бактериологическим показателям относят бактериальную
загрязнённость воды, загрязнённость кишечной палочкой, содержание в воде
токсичных и радиоактивных микрокомпонентов.
К химическим показателям относят водородный показатель воды рН,
жёсткость и щёлочность, минерализацию, а также содержание главных ионов.
Качество воды определяется содержанием ионов, обуславливающих жёсткость
воды, а также ионов тяжёлых металлов Рb2+, Рg2+, Cr3+, Fe3+, SO42-, Cl-, Mg2+,
которые часто встречаются в стоках промышленных предприятий
Выполнение работы
19
Опыт № 1. Очистка воды методом фильтрования.
Приготовьте делительную воронку, поместив в неё фильтр. Вылейте на фильтр
воду с механическими примесями. Что наблюдаете?
Опыт № 2. Очистка воды методом перегонки.
Соберите устройство по рис. 6.2. стр. 105. Изучите работу прибора.
Опыт № 3. Обнаружение ионов SO42-.
К 3 мл анализируемой воды добавьте 2-3 капли 1М раствора соляной кислоты,
нагрейте до кипения и прибавьте 0,5 мл хлорида бария. Что наблюдаете?
Напишите уравнение реакции.
Опыт № 4. Обнаружение ионов Cl-.
К 3 мл анализируемой воды прилейте по каплям 0,1М раствора нитрата
серебра. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.
Опыт № 5. Обнаружение ионов Fe3+.
К 0,5 мл анализируемой воды прилейте 1мл 0,5 М раствора тиоцианата калия
(KNCS). Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.
Контрольные вопросы
1. Как получить дистиллированную воду и почему она вредна для организма?
2. Почему не проводят исследование воды на все химические примеси?
Выводы
20
Лабораторная работа № 8
Устранение жёсткости воды
Цель работы: научиться устранять жёсткость воды.
Оборудование: реактивы, химическая посуда.
Краткие теоретические сведения
Природная вода, проходя через горные породы, обогащается солями кальция и
магния. Это объясняется растворимостью сульфатов магния и кальция; кроме
этого, в присутствии углекислого газа и воды нерастворимые карбонаты
превращаются в растворимые гидрокарбонаты:
МеСO3 +CO2 +H2O= Ме (H СO3)2
Если содержание солей в воде незначительно, то воду называют мягкой
(дождевая вода), в противном случае – жёсткой (речная, морская вода).
Различают карбонатную (временную) жёсткость воды, обусловленную
наличием в воде гидрокарбонатов магния и кальция, некарбонатную (постоянную)
обусловленную присутствием в воде сульфатов, хлоридов магния и кальция, а
также других солей.
Общая жёсткость = карбонатная жесткость + постоянная жёсткость
В жёсткой воде плохо развариваются продукты питания и плохо завариваются
чай, кофе. Постоянное употребление жёсткой воды может привести к отложению
солей в организме. В такой воде плохо мылится мыло (не даёт пены), а ткань,
впитывая соли, становится жёлтой и быстро ветшает; вода непригодна для паровых
котлов и трубопроводов, так как при нагревании жёсткой воды соли кальция и
магния осаждаются на внутренних стенках, образуя накипь. Накипь имеет низкую
теплопроводность, поэтому затрудняет нагревание воды. Это вызывает увеличение
расхода топлива. Кроме того, из-за накипи металл котла перегревается и быстро
изнашивается.
Выполнение работы
Опыт № 1. Определение жёсткости воды.
21
В одну пробирку налейте 5 мл. дистиллированной воды, а в другую столько же
жёсткой. В обе пробирки приливайте по каплям (из пипетки) мыльный раствор
(после прибавления каждой капли пробирку встряхивайте) до появления
устойчивой пены. Объясните результаты опыта.
Опыт № 2. Устранение жёсткости воды кипячением.
Налейте в пробирку 5 мл. жёсткой воды и прокипятите. Дайте ей остыть. Слейте
осторожно воду с осадка и приливайте к ней по каплям мыльный раствор.
Запишите уравнение реакции.
Опыт № 3. Устранение жёсткости воды действием известкового молока.
Налейте в пробирку 5 мл. жёсткой воды и добавьте к ней 3 мл. известкового
молока. Запишите уравнение реакции.
Опыт № 4. Устранение жёсткости воды действием соды.
Налейте в пробирку 5 мл. жёсткой воды и добавьте к ней несколько грамм
питьевой соды. Запишите уравнение реакции.
Контрольные вопросы
1. Некоторые почвы при действии на них соляной кислоты «вскипают». Чем это
объясняется? Составьте уравнение реакции.
2. Как удалять накипь со стенок стиральных машин?
Выводы
22
Лабораторная работа № 9
Анализ состава молока.
Цель работы: разделить молоко на составные части и исследовать их
Реактивы:
Оборудование:
Молоко
Колба коническая - 2 шт.
Уксусная кислота
Химический стакан на 400 мл
Мел
Воронка
Азотная кислота (конц.)
Фильтровальная бумага
10 %-ный раствор гидроксида натрия
Марля
2 %-ный раствор сульфата меди
Горелка
Аммиачный раствор гидроксида серебра Пробирки
[Аg(NН3)2]ОН
Молоко содержит сразу три ценных питательных вещества: 1) жир; 2)
белок - казеин; 3) углевод - лактозу (восстанавливающий дисахарид, состоящий
из двух гексоз - глюкозы и галактозы).
Ход работы
1. Налейте в колбу 40 мл молока. Для отделения белка прилейте не
сколько капель уксусной кислоты. При этом казеин сворачивается и образует
творожистый осадок (творог).
2. Натяните на стакан марлю, сложенную в четыре слоя, и отфильт
руйте через нее казеин. Собранный в марле казеин немного отожмите над
стаканом и промойте его через марлю струей воды.
3. Фильтрат в стакане содержит лактозу и уксусную кислоту. Чтобы
нейтрализовать кислоту, добавляйте понемногу мел и перемешивайте содержимое
стакана до тех пор, пока не перестанет выделяться газ.
4. Профильтруйте раствор через бумажный фильтр в колбу. Докажите, что
фильтрат содержит углевод лактозу (разделите раствор на порции и проведите
качественные реакции на карбонильную группу - "серебряное зеркало" - и на
гидроксильные группы - с гидроксидом меди (II)).
5. Поместите немного белка в три пробирки и проведите качественные
23
реакции на белок (биуретовую, ксантопротеиновую).
6. Запишите уравнения проделанных реакций.
Сделайте вывод о проделанной работе:
1. Какие питательные вещества содержит молоко?
2. Как отделить лактозу от казеина и уксусной кислоты?
3. Как доказать присутствие лактозы в молоке?
Лабораторная работа № 10
Определение содержания железа в продуктах питания.
Цель: Определить содержание железа в продуктах: яблоках, гречке, кураге.
Материалы: яблоки, гречка, курага, азотная кислота, перекись водорода,
тиоцианат калия.
Оборудование: стаканы, ступка, колориметрическая шкала
Ход работы
1. В ступке истолочь образцы анализируемых продуктов одинаковой массы.
2. Добавить 10 мл HNO3 , 1-2 мл пероксида водорода H2O2.
3. Отобрать по 2 мл экстракта и добавить 1 каплю 20 % - го раствора
тиоцианата калия KSCN .
4. Сравнить окраску полученных растворов с колориметрической шкалой.
Запишите необходимые уравнения реакций.
Сделайте соответствующие выводы.
В яблоках содержится 0,16 мг железа на 100 г ; в гречке – 8,3 мг; в кураге –
4,8 мг.
24
Лабораторная работа №11
Рассматривание клеток и тканей в оптический микроскоп
Цель работы: закрепить умение готовить микропрепараты и рассматривать их
под микроскопом, находить особенности строения клеток и тканей различных
организмов, сравнивать их между собой.
Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стёкла, стаканы с водой,
стеклянные палочки, лук, пипетка, йод, разведённые дрожжи, культура сенной
палочки, микропрепараты животных и растительных тканей.
Краткие теоретические сведения
Все живые организмы состоят из клеток. Все клетки, кроме бактериальных
построены по единому плану. Оболочки клеток впервые увидел в 16 веке Р.Гук,
рассматривая срезы растительных и животных тканей под микроскопом. Термин
«клетка» утвердился в биологии в 1665 году.
Методы изучения клетки различны:
1) методы оптической и электронной микроскопии. Первый микроскоп был
сконструирован Р.Гуком 3 столетия назад, давая увеличение до 200 раз.
Световой микроскоп нашего времени увеличивает до 300 раз и более. Однако и
такое увеличение недостаточно для того, чтобы увидеть клеточные структуры. В
настоящее время применяют электронный микроскоп, увеличивающий предметы
в десятки и сотни тысяч раз (до 10 000 000).
25
Строение микроскопа: 1.Окуляр; 2.Тубус; 3.Объективы; 4.Зеркало; 5.Штатив;
6.Зажим; 7.Столик; 8.Винт
2) химические методы исследования
3) метод клеточных культур на жидких питательных средах
4) метод микрохирургии
5) метод дифференциального центрифугирования.
Основные положения современной клеточной теории:
1. Структура. Клетка – это живая микроскопическая система, состоящая из ядра,
цитоплазмы и органоидов.
2. Происхождение клетки. Новые клетки образуются путём деления ранее
существующих клеток.
3. Функции клетки. В клетке осуществляются:
26
-обратимые физиологические процессы (поступление и выделение веществ,
раздражимость, движение);
- необратимые химические процессы (развитие).
4. Клетка и организм. Клетка может быть самостоятельным организмом,
осуществляющим всю полноту жизненных процессов. Все многоклеточные
организмы состоят из клеток. Рост и развитие многоклеточного организма –
следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.
5. Эволюция клетки. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла
длительный путь развития от безъядерных форм к ядерным одноклеточным и
многоклеточным организмам.
Выполнение работы
1. Изучите строение микроскопа по рисунку.
2. Приготовьте микропрепараты кожицы чешуи лука, дрожжевых грибов, бактерии
сенной палочки.
3. Рассмотрите под микроскопом микропрепараты.
4.Рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты клеток животных и
растительных тканей.
5. Сопоставьте увиденное с изображением объектов на таблицах. Зарисуйте клетки
одноклеточных и многоклеточных организмов в тетрадях и обозначьте видимые в
световой микроскоп органоиды.
6. Сравните между собой эти клетки. Найдите признаки сходства и признаки различий
клеток между собой.
Контрольные вопросы
1. Каковы причины сходства и различия клеток разных организмов?
2. Какие положения клеточной теории можно подтвердить результатами
проведённой работы?
Выводы
27
Лабораторная работа № 12
Изучение микропрепаратов крови лягушки и человека
Цель работы: Сравнить микроскопическое строение крови человека и лягушки.
Оборудование: готовые окрашенные микропрепараты крови человека и лягушки,
микроскоп.
Ход работы
1. Рассмотрите при большом увеличении микроскопа микропрепараты крови
человека.
Найдите эритроциты, обратите внимание на их окраску, форму. Зарисуйте
1-2 эритроцита.
2. Рассмотрите микропрепарат крови
лягушки при малом увеличении
микроскопа. Обратите внимание на размеры и форму эритроцитов,
зарисуйте их.
3. Сравните эритроциты лягушки и человека. Результаты наблюдений
занесите в таблицу.
Сравнительная характеристика строения эритроцитов человека и лягушки
Эритроцит
Диаметр клетки,
мкм
Человека
7—8
Лягушки
21--22
Форма клетки, мкм
Наличие ядра
4. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы:
28
1. Почему кровь человека переносит в единицу времени больше кислорода,
чем кровь лягушки.
2. В каком направлении шла эволюция эритроцитов у позвоночных животных?
Лабораторная работа № 13
Действие ферментов слюны на крахмал
Цель работы:
изучить действие ферментов слюны на крахмал.
Оборудование: крахмальный клейстер, бинт, йодная вода, слюна, спичка, вата, предметное
стекло.
Краткие теоретические сведения
Человек состоит из разнообразных веществ, которые поступают к нам в организм вместе с
пищей. Некоторые питательные вещества сразу усваиваются в нашем организме, а некоторые
(сложные) вещества, прежде чем попасть в организм должны расщепиться на более мелкие
молекулы. Этому способствуют вещества, так называемые ферменты, которые вырабатываются
организмом человека
и содержатся в пищеварительных соках. Пищеварительные соки
вырабатываются
всеми пищеварительными железами нашего организма: слюнными,
желудочными, кишечными, печенью и поджелудочной. Каждая железа вырабатывает свой
пищеварительный секрет, содержащий свои ферменты, которые расщепляют определённые
питательные вещества.
Ферменты действуют лишь при определённых условиях: например, фермент слюны
птиалин расщепляет крахмал в щелочной среде, а фермент желудочного сока пепсин действует
на белки лишь в кислой среде.
Выполнение работы
1. Смочите в крахмальном клейстере бинт и дайте ему высохнуть.
2. Намотайте на спичку вату, смочите её слюной, а затем на накрахмаленном бинте
напишите букву.
3. Расправленный бинт зажмите в руках и подержите его 5 минут, чтобы он нагрелся.
4. Опустите бинт в йодную воду, тщательно его расправив. Участки, где остался крахмал,
окрасятся в синий цвет, а места обработанные слюной останутся белыми.
Контрольные вопросы
29
1. Объясните результаты опыта.
2. Какие вещества образуются при расщеплении ферментами белков, жиров, углеводов и
витаминов в организме человека?
Выводы
30
Литература
1. Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. –
Москва, 2006 г. – 287.
2. Машанова О.Г., Евстафьев В.В. Основы цитологии. – Москва, учебно
– научный центр «Московский Лицей», 2002 г.
3. Константинов В.М. Общая биология. Москва: Издательский центр
«Академия», 2003.
4. Ксенофонтова В.В. Ботаника. – Москва, учебно – научный центр
«Московский Лицей», 2001 г.
5. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. Химия для школ и классов
гуманитарного профиля. 10, 11 кл. – М., 2001–2002.
6. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика. Учебник для 10 кл. - М., 2005.
7. Генденштейн Л.Э. Дик Ю.И. Физика. Учебник для 11 кл. - М., 2005.
8. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных
учебных заведений. - М., 2005.
9. Габриелян О.С. Химия. 9, 10, 11 кл. - М., 2000, 2003.
10. Тимофеева С.С., Медведева С.А., Ларионова Е.Ю. «Основы
современного естествознания и экология»: - Ростов-на-Дону
«Феникс», 2004
31
32