Podvodní sopky Author: Christian Bertsch. Mat. years. Vzdělávací obsah: Člověk a příroda / Fyzika

Transkript

1 9-11 years Mat Vzdělávací obsah: Člověk a příroda / Fyzika Klíčové pojmy: Hustota pevných a kapalných látek Cílová věková skupina: 9-11 let Délka aktivity: 3 hodiny Shrnutí: Žáci si osvojí pojem hustota a budou schopni porovnat hustotu různých pevných a kapalných látek. Zjistí, že zvyšováním teploty tekutin snižuje jejich hustota. Cíl: Žáci pochopí, že pevné látky a kapaliny mohou mít různou hustotu. Žáci pochopí, že hustota (a ne velikost) předurčuje to, jestli se předmět potopí nebo bude plovat. Žáci pochopí, že hustota horké vody je nižší než hustota studené vody. Materiály a pomůcky (pro každou skupinu): Pokus 1: 3 plastové nádobky stejné velikosti s víčkem (např. obaly z vajíček Kinder) naplněné pískem, moukou, peřím, 1 miska s vodou Pokus 2: 1 sklenice, stolní olej, sirup, voda, 1 kulička hroznového vína, 1 hřebík, 1 lžíce, 1 zátka (korková) Pokus 3: 1 kelímek se studenou vodou, malá láhev, teplá voda, malý trychtýř, inkoust Podvodní sopky Author: Christian Bertsch The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein.

2 PODVODNÍ SOPKY Plán hodiny (spolu s poznámkami pro učitele) Popis aktivity Pokus 1: Učitel rozdělí žáky do skupin po čtyřech a každé skupině dá pomůcky. Žáci ve skupinkách diskutují o tom, co podle jejich názoru (zkušeností) ovlivňuje to, jestli předmět bude plovat nebo jestli se potopí a svoje nápady sepíší. Potom se pokusí odhadnout, jestli se předměty - stejné velikosti, ale s jinou náplní potopí nebo budou plovat. Pokus 2: Učitel rozdělí žáky do skupinek po čtyřech a přidělí jim různé kapaliny (olej, sirup, vodu). Učitel diskutuje se žáky, jestli i kapaliny mohou mít různou hustotu. Žáci se pokusí odhadnout, co se stane, když nalijí 3 uvedené kapaliny do sklenice. Pokus 3: Učitel rozdělí žáky do skupin po čtyřech. Ve skupinách si žáci vyměňují zkušenosti s teplou a studenou vodou (plavání v jezeře, kde na povrchu byla voda teplá a u dna studená). Po provedení prvního pokusu (teplá voda ve studené vodě) žáci diskutují o tom, co se stane, když dají studenou vodu do vody teplejší aplikují nově získané vědomosti. Motivace (Formulace hypotézy) Učitel-ka se ptá dětí, co vědí o sopečné činnosti. Žáci uvádí své představy o sopečné - vulkanické činnosti. Bádání : (Návrh a průběh experimentů, jejich pozorování) Pokus 1: Pokus zakládající na plování a potopení předmětů stejných velikostí, ale s různými náplněmi. Pokus 2: Žáci nalejí různé kapaliny (s odlišnými barvami) do sklenice a pozorují, co se stane. Potom začnou dávat různé předměty do 3 kapalin a v každé z nich budou pozorovat, jestli se předměty potopí na dno, zůstanou uprostřed nebo budou plovat. Pokus 3: Žáci provedou 2 experimenty. Nejprve dají obarvenou horkou vodu do kádinky se studenější vodou (neobarvenou). V druhé části nalijí obarvenou studenou vodu do kádinky s teplejší vodou (neobarvenou) a porovnají oba výsledky.

3 Základní informace: Hustota různých látek při teplotě 20 C Látka Hustota (g/cm 3 ) Smrkové dřevo 0,43 Dubové dřevo 0,65 voda 0,998 hliník 2,67 zlato 19,30 Hustota: Hustota látky je definována jako poměr její hmotnosti k jejímu objemu. Matematicky vyjádřeno, hustota je definována jako hmotnost dělená objemem. Aby žáci pochopili, co znamená pojem hustota, je vhodné použít předměty stejné velikosti, ale s jinými hmotnostmi (například různě naplněná Kinder vajíčka). Obecně, hustota může být změněna změnou tlaku nebo teploty. Vzrůstající tlak zvyšuje hustotu látky. Zvyšování teploty většinou snižuje hustotu, ale existují i výjimky. Například hustota vody roste mezi bodem mrazu 0 C a 4 C (hustotní anomálie vody). Od 4 C do 100 C se hustota snižuje, proto je horká voda lehčí než studená voda (nejvyšší hustota vody je při 3,98 C = 1 g/ cm 3). Tento jev můžete vysvětlit na částicovém modelu. Když teplota stoupá, vodní částečky získávají víc energie a pohybují se intenzivněji. Proto ten stejný počet částeček (stejná hmotnost) potřebuje víc místa, prostoru. Toto rozšíření vede k nižší hustotě. Vodní částice při 20 C Vodní částice při 80 C Evaluace (záznam výsledků) Vyhodnocení: Pokus 1: Žáci zjistí, že předměty o stejné velikosti mohou mít různou hmotnost. Učitel bude s žáky mluvit o pojmu hustota (viz příloha / základní informace). Žáci dojdou k závěru, že o tom, jestli se předmět potopí nebo zůstane plavat, nerozhoduje velikost předmětu, ale jeho hustota. Předměty s vyšší hustotou než voda se potopí, předměty s hustotou nižší než voda zůstanou plovat. Pokus 2: Žáci zjistí, že tři vybrané kapaliny mají různou hustotu. Seřadí kapaliny a použité látky, předměty od nižší po vyšší hustotu. Pokus 3: Porovnáním dvou pokusů žáci zjistí, že teplá voda musí mít nižší hustotu než studenější voda. Učitel může tento jev vysvětlit na částicovém modelu (viz základní informace). Nakonec by měl každý žák sám za sebe svými slovy napsat, co se během uplynulých 3 vyučovacích hodin dozvěděl, co zjistil.

4 Přílohy: Pracovní listy pro žáky pro pokus 1-3 Pokus 1: Hustota Pomůcky: 3 plastové nádobky s víčky naplněné pískem, moukou a peřím), 1 miska s vodou Co rozhoduje o tom, jestli bude předmět plovat nebo se potopí? Co si myslíš? Která z těchto 3 nádobek bude plavat a která se potopí? Než to vyzkoušíš, zkus to odhadnout. Materiál Můj odhad Mé pozorování Nádoba s pískem Potopí se Plove Potopí se Plove Nádoba s moukou Potopí se Plove Potopí se Plove Nádoba s peřím Potopí se Plove Potopí se Plove Některé nádobky i když jsou všechny stejně veliké plovou, zatímco jiné se potopí. Proč? Máš nějaký nápad (vysvětlení)?

5 Pokus 2: Hustota kapalin Pomůcky: 1 kádinka (kelímek), stolní olej, sirup, voda, sponka na papír, 1 kulička hroznového vína, 1 hřebík, 1 lžíce, 1 zátka (korková) 1. Nalij do kádinky 2 cm oleje. 2. Dále tam nalij 4 cm vody. 3. A nakonec 2 cm sirupu. 4. Postupně dej do kádinky všechny předměty. Nakresli, co jsi zjistil/a a pojmenuj kresbu! Kde se nacházejí jednotlivé předměty, objekty a kapaliny? Seřaď použité látky a kapaliny podle jejich hustoty. Nižší hustota Vyšší hustota

6 Pokus 3: Podvodní sopka Pomůcky: kádinka se studenou vodou, malá láhev, teplá voda, malý trychtýř, inkoust Už ses někdy potápěl/a v rybníku? Kde je voda chladnější? Na povrchu nebo u dna? Smíchej inkoust s teplou vodou a pomocí trychtýře vlij směs do malé lahvičky. Láhev dej na dno kádinky se studenou vodou. Pozoruj, co se děje, a nakresli to. Můžeš vysvětlit, co se stalo?!!teplá voda má hustotu než voda studená!!

7 Co si myslíš, že se stane, když smícháme inkoust se studenou vodou a lahvičku s touto směsí dáme do teplé vody? Nakresli své pozorování: Co jsem během pokusů zjistil/a o hustotě: