Интегрированный урок по химии и физике

Конспект интегрированного урока физики и химии, проведенного 20.05.14
Учителя:
Новикова Галина Сергеевна, учитель химии
Лобанов Николай Анатольевич, учитель физики
Проведение интегрированных уроков по дисциплинам естественн - научного цикла
всегда требует от учителя дополнительной подготовки, особой эрудиции и высокого
профессионализма, поскольку предполагает определение системобразующего фактора,
создание принципиально новой структуры урока, изменение целей и задач занятия.
Большое значение в этом случае имеет выбор интегрируемых предметов,
использование которых необходимо для достижения цели урока.
Тема урока: что такое время?
Цели урока:
 Дидактические: изучить феномен времени на примерах из дисциплин
естественно- научного цикла, отработать навыки решения задач
 Развивающие: развить самостоятельность и навыки самоанализа, умения
выделять закономерности, устанавливать причинно- следственные связи,
сравнивать и делать выводы
 Воспитательные: воспитывать чувство сопричастности к общему делу,
культуру общения и химического эксперимента, умение работать коллективно,
развивать интеллектуальные качества личности
Ход урока
Учитель химии
История науки – тысячелетняя драма. Драма не только идей, но и их
творцов.
Мы видим ученых лишь в редкие минуты их славы - когда их венчают
наградами, когда работа уже закончена и результат ее оценен обществом; а
вот в те месяцы и годы, что творят они в своих лабораториях, их действия
и мысли, их надежды скрыты от нас. Поэтому мы так часто и не знаем, как
рождались научные открытия.
Каждое открытие делает человек, ставший ученым по призванию. Но кто
воспитает любовь, сделает смелым - кто, как не сама наука: всем своим
прежним опытом, своей волнующей историей. Только она сама способна
сделать переплетчика Фарадеем, обнаружить в служащем Лобачевского.
Разговор на уроке пойдет о феномене времени в двух дисциплинах - химии
и физике. А что такое время? С чем оно связано? Как и в чем оно
проявляется в нашей жизни? На эти вопросы мы сможем ответить по ходу
урока.
Задание. Приведите как можно больше понятий, ассоциирующихся с
применением понятия времени в химии, физике
Результаты оформим в таблицу
Химия
Скорость
химической реакции
Физика
Скорость движения
Ускорение движения
Разложение вещества
Ржавление железа
Брожение
Кристаллизация
Период колебания
Маятник
Период полураспада
Время в физике
Учитель физики:
В 1896 году французский физик Анри Беккерель открыл явление
радиоактивности, т.е. способности некоторых атомных ядер самопроизвольно
превращаться в другие ядра с испусканием различных частиц. К
радиоактивным процессам относятся альфа –распад, бета-распад, испускание
нейтронов, деление тяжелых ядер и т.д. В настоящее время известно более
2000 нуклидов, обладающих как естественной ( природной), так и
искусственной радиоактивностью.
Для каждого радиоактивного вещества характерен определенный интервал
времени, на протяжении которого число радиоактивных ядер уменьшается в
среднем в два раза и который называется периодом полураспада. При
изучении самопроизвольного деления атомных ядер был введен закон
радиоактивного распада, который математически выражается соотношением:
Задача1.
Определите число атомов урана в образце через 20 млрд. лет, если в
начальный момент времени в нем было 16 1023 атомов, а период полураспада
урана составляет 4 млрд лет.
Решение
Задача2. Определите т число атомов скандия в образце через 40 с, если в
начальный момент времени в нем было 32 10 23 атомов, а период полураспада
скандия составляет 10с.
Решение
Запишем выражение закона радиоактивного распада для атомов скандия:
Ученик Мячин Слава
Годы учения Анри Беккереля пролетели незаметно. Вскоре он получает
направление в Институт путей сообщения на должность инженера. Кажется,
карьера путейца никогда не приведет его к тому, чем занимались его предки,
и уж тем более - к открытию радиоактивности. Но жизнь каждого из нас
редко течет спокойно по одному и тому же руслу, она полна неожиданных
поворотов. Так было и у Анри. Двадцатитрехлетнего Беккереля пригласили
преподавателем в ту самую Политехническую школу, которую он недавно
окончил. Там он, повторяя карьеру Ампера, становится поначалу
репетитором. Через три года он переводится в Музей естественной истории
ассистентом своего отца. Подобная семейственность оказалась весьма
полезной и для обоих Беккерелей, и для науки
В пятницу 28 февраля над Парижем по - прежнему висели тучи. В
субботу 29 ничего не изменилось, разве что кончился февраль. Вероятно, это
сыграло какую-то роль, потому что приход весны ознаменовался появлением
солнца. Было нечто символическое в том, что новый опыт после
вынужденного перерыва Беккерель начинает 1 марта - в первый день весны.
Он не знал утром, каков будет результат, а потом, когда результат
обнаружится, Беккерель и впрямь уверует в счастливое совпадение: весна
атомной физики начиналась весной 1896 года.
А пока он вынимает из ящика пачку фотопластинок, кристаллики урановой
руды и намеревается продолжить прежние опыты. Беккерель взял пластинки,
отправился в темную комнату и проявил их. И обомлел.
На фотопластинках четко выделялись силуэты урановых образцов. Не веря
своим глазам, Анри подошел к окну. Да нет, не померещилось - тут
действительно ясные следы излучения. Откуда могли взяться в ящике стола
рентгеновские лучи, если для их появления необходим солнечный свет?
2 марта 1896 года. Очередное заседание Парижской Академии наук. Члены
академии неторопливо рассаживаются по своим привычным местам,
обмениваются впечатлениями о проведенном воскресенье, о погоде, о
наступившей весне, скоро весенние каникулы. Еще никто не подозревает, что
через несколько минут они услышат нечто такое, что заставит их позабыть о
весне, а некоторым изменить планы каникул.
Но вот берет слово Анри Беккерель и очень сдержанно, скупо сообщает о
том, как он провел вчерашнее воскресенье. Его формулировки осторожны, он
оперирует только фактами, вывода предоставляет делать другим, но всем
становится ясно, что речь идет о новом открытии.
Наступил новый, 1897 год. Беккерель мог быть доволен собой.
Ученица
Юдина Алина.
Работы по изучению радиоактивности продолжили супруги Мария и Пьер
Кюри.
Мария Склодовская родилась в 1867 году в Варшаве, в семье
преподавателя физики и математики. Окончила гимназию с золотой медалью.
Продолжения учения, однако, не последовало - семья нуждалась. И, Мария,
чтобы заработать, решила наняться гувернанткой в одну семью. Начало не
самое удачное для будущей ученой с мировым именем, но оно приносит
какую-то пользу, помимо материальной, - молодая девушка проходит школу
жизни.
В двадцать три года мечта сбывается: появляется возможность учиться в
Сорбонне, знаменитом парижском университете. Отсутствие удобств, нередко
холодная печь, крайняя нужда не мешают ей отлично учиться. В двадцать
шесть лет она оканчивает физический факультет и признается лучшей в
выпуске; через год получает второй диплом - математика.
В этот долгожданный и радостный момент в ее жизни происходит еще
одно событие, которое оказалось счастливым не только для нее лично, но и
для всей науки, - она познакомилась с Пьером Кюри. А дальше все было
как в романах. Мария и Пьер полюбили друг друга, как говорится, с первого
взгляда, они поженились, образовав союз, редкостный по общности интересов
- жизненных, культурных, научных.
Первые два года после замужества Мари мало работает; сначала заботы
по налаживанию быта, потом рождается дочь.
Мари не могла больше терять времени, она решила заняться докторской
диссертацией. Надо только выбрать для нее подходящую тему. Пьер
посоветовал познакомиться с открытием Беккереля. Оно сулило диссертанту
прекрасные возможности: полное отсутствие ажиотажа вокруг, отсутствие
спешки, - что и требовалось для диссертационной работы.
Сначала возникли трудности с помещением. Трудно было найти в Париже
комнату, менее приспособленную для научной работы: сырость, теснота,
холод, никакого оборудования и никаких удобств. Но Мари мало смущает
это. Никаких жалоб, никаких скандалов, работа продолжается. Отсутствие
элементарных условий не помешало ей через несколько месяцев открыть,
что кроме урана, радиоактивностью обладают еще элементы торий, полоний.
Казалось бы, она должна забыть все на свете, отключиться от всего, что
мешает работе, но вот в ее дневнике - скромной школьной тетради появляется запись совсем иного свойства: «Ирен делает ручонкой «спасибо»,
хорошо двигается на четвереньках». 5 января «У Ирен пятнадцатый зубок».
И вместе с тем в это же самое время, между записями о походке дочери
и ее зубках, она пишет знаменитый доклад в академию, где сообщает, что,
по их предположениям, должен существовать еще один радиоактивный
элемент, который они предлагают назвать радием.
И вот, спустя 5 лет, в маленькой аудитории Сорбонны на рассмотрение
ученых мужей выносится диссертация Исследование радиоактивных веществ.
Мадам Складовская - Кюри». В аудитории тесно, пришли, конечно, не только
те, кто обязан по должности, выступление Мари - теперь событие в научном
мире Парижа. После положенных ответов председатель поднимается, чтобы
произнести решение университета. «Парижский университет дарует вам
степень доктора наук с весьма почетным отзывом».
Учитель химии. Вот, собственно, и пришла пора расстаться с учеными,
открывшими науке радиоактивность и первые радиоактивные элементы. Мне
бы хотелось сделать это сейчас, пока еще мы находимся в 1904 году, пока
еще не наступил 1906 год, когда под колесами конного экипажа, рассеянно
переходя улицу, трагически погиб Пьер Кюри; до того, как наступил 1908
год, когда, находясь на отдыхе, скоропостижно скончался Анри Беккерель;
пусть расставание с этими великими учеными, положившими начало новому
атомному веку, не будет грустным. Попрощаемся с ними 12 мая 1904 года
после лекции Анри Беккереля, где он подвел итоги исследований в области
радиоактивности.
На лекции, собравшей две тысячи человек - явление невиданное для
научного сообщения, - присутствует президент Франции, ученые, журналисты.
Сам он весьма сухо оценил собственный вклад, отчасти из скромности,
отчасти потому, что еще не были до конца ясны последствия его великого
открытия, которое позже Альберт Эйнштейн по справедливости сравнил с
открытием огня, ибо считал, что и огонь и радиоактивность - одинаково
крупные вехи в истории цивилизации.
Время в химии
Учитель химии
Известно, что при повышении температуры в большинстве случаев
скорость химической реакции значительно увеличивается. Это объясняется
тем, что при нагревании увеличивается скорость движения частиц и,
следовательно, возрастает число эффективных соударений, вызывающих
химическое взаимодействие, что приводит к увеличению скорости реакции.
При рассмотрении влияния температуры на скорость химической реакции
используют правило Вант - Гоффа: повышение температуры на каждые
10 градусов увеличивает скорость большинства реакций в 2-4 раза.
Химический эксперимент
Опыт №1, иллюстрирующий зависимость скорости реакции от
температуры
Реактивы и оборудование: растворы тиосульфата натрия, серной кислоты,
демонстрационные пробирки, термометр, секундомер.
Выполнение опыта: Берем разбавленные (1:200) растворы тиосульфата натрия
Na2S2O3 и серной кислоты H2SO4 . В три демонстрационные пробирки
наливаем по 10 мл раствора тиосульфата натрия, в другие три -по 10 мл
раствора серной кислоты, делим пробирки на 3 пары: по пробирке с
раствором тиосульфата и раствором серной кислоты в каждой паре. Отметив
температуру растворов сливаем вместе оба раствора и определяем время до
начала помутнения смеси по секундомеру или метроному (t1.) Помутнение
обусловлено образованием серы:
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S
Пробирки другой пары помещаем в стакан с горячей водой, нагреваем
растворы до температуры на 10 0 выше комнатной и снова сливаем растворы
и определяем время до начала помутнения ( t2). Далее повторяем опыт с
оставшимися пробирками, нагретыми на 20 0 выше комнатной, определяя t 3
Опыт №2
Помещаем равные по размеру гранулы цинка в две демонстрационные
пробирки с соляной кислотой, одна из которых была предварительно нагрета.
По интенсивности выделения водорода судим о скорости химической реакции.
 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Что вы наблюдаете?

Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость химической
реакции
Учитель химии. Из курса химии нам известно, что химические реакции
протекают с различными скоростями: некоторые - за малые доли секунды,
другие - очень медленно. Например, практически мгновенно протекает
реакция нейтрализации кислоты щелочью при комнатной температуре,
медленно - ржавление железа. А химические превращения горных пород
(например, гранита в глину) протекают в течение тысячелетий.
Скорость химической реакции обычно возрастает с повышением
температуры.
Почему же температура оказывает столь сильное влияние на скорость
реакции?
Одно из условий химического взаимодействия - столкновение частиц.
Однако этого недостаточно, так как только малая доля соударений приводит к
реакции. Так, в обычных условиях число столкновений, испытываемых каждой
молекулой газа, достигает десятков млрд в секунду. Если бы каждое из них
приводило к взаимодействию, то все реакции между газами протекали бы
практически мгновенно. В действительности этого не происходит. Возможность
взаимодействия между частицами при столкновении зависит от их состояния.
При рассмотрении влияния температуры на скорость химической реакции
используют правило Вант - Гоффа: повышение температуры на каждые 10
градусов увеличивает скорость большинства реакций в 2-4 раза.
Математически эта зависимость выражается формулой:
Задача 3. Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 70 до
1000 , если температурный коэффициент реакции равен 2?
Решение
Задача 4. При температуре 10 0 некоторая реакция заканчивается за 32 минуты.
Вычислите, через какое время закончится эта реакция при 500С, если температурный
коэффициент скорости реакции равен 3.
Решение
1. Находим, во сколько раз увеличится скорость этой реакции при повышении
температуры от 10 до 50 0С:
В соответствии с правилом Вант –Гоффа при увеличении температуры от 10
до 50 0С скорость реакции возрастет в 81 раз.
2.
Находим время, за которое закончится эта реакция при 50 0С:
32 мин.: 81 = 0,4 мин = 24 с.
Ответ: при температуре 50 0С реакция заканчивается за 24 секунды
Самостоятельно6
Вычислите, как изменится скорость реакции:
А) при повышении температуры на 500 С;
Б) при повышении температуры на 30 0 С
Температурный коэффициент скорости реакции равен 4.
Рефлексия
Сегодня мы рассмотрели понятие времени применительно к химии, физике.
Что мы узнали? Понятие « время» используется практически во всех
областях знаний, в том числе в химии, физике. В физике понятие «время»
встречается при изучении динамики, теории колебаний, радиоактивности. В
химии большое значение имеют скорость химической реакции и влияние на
нее различных факторов, например температуры.
Выставляем оценки, даем домашнее задание.