LeSa21: природные упражнения для начальной школы

1. Мыло и его магические свойства - поверхностное натяжение.
2. Необходимые материалы
3. Мыло и его магические свойства - смешивание воды и масла
4. Необходимые материалы
5. Что мы наблюдаем?
6. Разлив нефти
7. Необходимые материалы
8. Вопросы, которые проверяют понимание темы

Перевод Полины Застрыньи.

Преподавание природы в начальной школе может быть довольно сложной задачей. Астрид Кайзер и Марлен Рау описывают богатый источник онлайн-материалов, опубликованных на трех языках, и обращают внимание на несколько упражнений с использованием воды и масла.

Изображение предоставлено
Хедвиг Шторх; картина
родом из: Викимедиа
Commons

В 2002 году Астрид Кайзер из Университета Ольденбурга (University of Oldenburg) в Германии снялась с веб-сайтом LeSa21 w1 , который содержит много предложений для экспериментов, учебных материалов и информации о уроках природы и гуманитарных наук на уровне начальной школы. Дидактические материалы, как для учителей, так и для учащихся, доступны по широкому кругу тем (в настоящее время 93), например, «Глаз», «велосипеды», «весна», «здоровье и болезнь», «девочки и мальчики», «планеты, Луна и звезды »,« электричество »,« вода »и многие другие, эти материалы в значительной степени разработаны студентами университетов, которые намереваются стать учителями в начальных школах.

Раздел «Обучение», доступный на английском, немецком и испанском языках, адаптирован к потребностям студентов и преподавателей. Этот раздел содержит эксперименты, рассказы, стихи, иллюстрации, рекомендуемые материалы и ссылки на соответствующие веб-сайты.

Изображение предоставлено
LeSa21

Веб-сайты учителей (доступны только на немецком языке) содержат дополнительную информацию, учебные советы, литературу и ссылки на веб-страницы, которые предоставляют учителям доступ к другой важной информации и материалам по конкретным темам. Учащиеся из шести школ, которые были вовлечены в этот проект, продолжают вносить вклад в развитие кафедры немецкого языка. В этих отделах они могут поделиться своими экспериментами или идеями, связанными с данной темой, и обсудить выбор тем через онлайн-форум.

Ниже приведены отдельные упражнения из проекта LeSa21, которые можно использовать во время уроков по воде и нефти, например, поверхностное натяжение или устранение разливов нефти. Эти упражнения адаптированы для старших школьников. На сайте LeSa21 w1 Вы можете найти отдельные эксперименты, а также дополнительные материалы о них.

Мыло и его магические свойства - поверхностное натяжение.

Эксперимент знакомит студентов с понятием «поверхностное натяжение».

Необходимые материалы

Изображение предоставлено
LeSa21

Необходимые материалы

• Две миски для воды
• Перец молотый
• шпилька
• Ведро (неважный размер)
• Жидкое мыло или жидкость для мытья посуды

выполнение

1. Заполните обе чаши водой до половины их высоты.
2. Посыпать поверхность воды в первую миску ложкой перца. Посмотрите внимательно на то, что происходит во время этого.
3. Поместите булавку на поверхность воды во второй миске.
4. Добавьте каплю мыла в каждую миску.
5. Что мы наблюдаем? Представьте свои наблюдения, используя рисунок.

Что мы наблюдаем?

Первоначально и перец и булавка плавают на поверхности воды. Это связано с тем, что оба объекта очень легкие; и тот факт, что на поверхности воды находится некое тонкое «невидимое» покрытие. Легкие объекты не прерывают это покрытие, но поддерживаются им - некоторые животные, например лыжи, могут даже перемещаться по этой поверхности ( фото выше ). Эта поверхность вызвана поверхностным натяжением .

После добавления капли мыла перец, вероятно, отошел от нее и медленно опустился на дно. Булавка затонула сразу же.

Почему это происходит? Мыло разрушает поверхность воды или, другими словами, уменьшает поверхностное натяжение воды. После исчезновения этой поверхности ничто не поддерживает перец или булавку, и поэтому они опускаются на дно. Хотя они и производят такое впечатление, перец и мыло не отталкивают друг друга - натяжение оставшейся воды (которой мыло еще не достигло) отделяет плавающий на поверхности перец от мыла.

Мыло и его магические свойства - смешивание воды и масла

Изображение предоставлено
LeSa21

Необходимые материалы

• Два стакана
• вода
• Краситель для еды или чернил
• Ведро (неважный размер)
• масло
• Жидкое мыло или жидкость для мытья посуды

выполнение

1. Заполните очки водой до половины их высоты.
2. Добавьте один из стаканов в еду или чернила и размешайте ложкой. Оставьте на мгновение, пока вода не успокоится.
3. Добавьте столовую ложку масла в каждый стакан и посмотрите результат.
4. Добавьте 1-2 капли мыла в каждый стакан и перемешайте.
5. Как вы думаете? Каким будет результат? Присмотритесь и проиллюстрируйте свои наблюдения.

Фотографий вежливости
Никола Граф

Что мы наблюдаем?

Обычно вода плохо сочетается с маслом. Причина этого заключается в том, что молекулы воды образуют между собой водородные связи, а также связываются с другими гидрофильными молекулами («любящими воду»). Однако они не образуют таких связей с гидрофобными молекулами («боятся воды»), как нефть. Кроме того, масло легче воды; имеет меньшую плотность, поэтому, если мы попытаемся смешать его с водой, масло сформирует слой на его поверхности. После добавления мыла и перемешивания можно смешать воду с маслом. Если мы отложим эту смесь на некоторое время, вода и масло снова отделятся.

Почему это происходит? Специальные ингредиенты, называемые поверхностно-активными веществами, содержащиеся в мыле, снижают поверхностное натяжение воды и позволяют сочетать воду с маслом. По этой причине мыло является отличным чистящим средством: наряду с водой оно очищает грязь, которая растворяется в воде, а также маслянистую грязь.

Молекулы ПАВ имеют два разных конца, как показано на схеме слева. Один кончик (голова) гидрофильный; другой конец (хвост) является гидрофобным. Мыло содержит много поверхностно-активных молекул, каждая из которых связана с одним наконечником с водой, а другой конец с маслом. Таким образом, они позволяют объединять воду с маслом, а также связывать жирную грязь.

Поверхностный агент
активный

Через некоторое время вода и масло снова разделяются, потому что связи между молекулами воды более стабильны, чем связи между молекулами поверхностно-активного вещества и нефтью или водой.

Разлив нефти

Фото любезно предоставлено США.
Береговая охрана; фото прибывает из
от: Wikimedia Commons

В апреле 2010 года произошел взрыв на нефтяной платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Этот взрыв вызвал катастрофическое разлив нефти в океан. Предполагается, что на момент публикации этой статьи от нескольких месяцев до океана ежедневно просачивалось 5000-100000 баррелей нефти. Масляное пятно достигает южного побережья США. Предыдущие попытки удаления масляных пятен заключались в сжигании его на поверхности воды и использовании химических и механических связующих.

Аналогичные случаи произошли и в Европе: осенью 2002 года танкер « Престиж » затонул и затонул у побережья Испании. Приблизительно 63 000 тонн нефти вылилось в море, и сотни километров северных берегов Испании и Франции были загрязнены нефтью. Много животных погибло в то время: было обнаружено более 18 000 птиц, загрязненных нефтью. Многие добровольцы помогли очистить пляжи, а специальные корабли пытались предотвратить распространение нефти.

Давайте выясним, как масло влияет на птичьи перья и как мы можем удалить масло с поверхности воды.

Необходимые материалы

• Несколько больших стаканов или фарфоровых мисок
• вода
• Растительное масло
• перья
• ложка
• Бумажный кофейный фильтр
• Трубка для напитков
• Деревянные зубочистки
• Мелкие опилки
• Стружка
• Кошачий помет
• песок
• Нефтяной связующий / поглощающий порошок (используется для разливов нефти, его можно купить онлайн или в хорошо укомплектованных магазинах краски или с химией

выполнение

1. Налейте немного масла в миску и положите в ручку.

Обратите внимание на то, как перья слипаются, и представьте, как масло может повлиять на птиц и других животных после достижения берега.

Как можно удалить масляные пятна на открытой воде, чтобы они не достигли побережья?

Мы попробуем разные способы удаления масла из воды. Разделите учеников на группы, чтобы каждая группа попробовала другой метод или провела эксперименты самостоятельно, чтобы весь класс мог их наблюдать.

1. Возьмите новую миску, наполните ее водой, добавьте немного масла и перемешайте. Что мы наблюдаем?
2. Собрать масло с поверхности ложкой

Шаг 2

1. Соберите масло с поверхности воды, используя кофейный фильтр.
2. Попробуйте создать более крупные масляные пятна, перемещая их зубочистками.
3. Смешайте масло с древесной стружкой. Постарайтесь сблизить стружку, пропитанную маслом.
4. Использование гравия для кошек имеет лучший эффект? Если так, то почему?
5. Используйте мелкие опилки, чтобы связать частицы масла (опилки будут всплывать, потому что они обладают гидрофобными свойствами по отношению к маслу и более низкой плотности) и удалить их из воды с помощью ложки или бумажного фильтра.

1. Попытайтесь загрузить нефть песком, чтобы погрузить масло.
2. Используйте связующий / абсорбирующий порошок, чтобы связать частицы масла, а затем удалите порошок ложкой.

Сравните и обсудите результаты экспериментов. Студенты должны отметить, что наилучшие результаты достигаются путем сочетания методов (механических и химических). Учащиеся также могут рассмотреть факторы, влияющие на эффективность каждого метода, например количество используемого связующего агента. Они также должны отметить, что в воде всегда будет немного масла; В естественной среде экосистема со временем удаляет остатки масла.

Шаг 10

Фотографий вежливости
LeSa21

Можете ли вы представить другие методы очистки воды? Предложите детям самим придумать настоящие машины, которые удаляют масляные пятна. Среди идей может быть круг, сделанный из кошачьего мусора, который остановит распространение масляных пятен, и механические копатели, которые уберут плавающий слой на поверхности.

Вопросы, которые проверяют понимание темы

1. Что произойдет, когда мы зальем масло в воду?
   Ответ: масло и вода не смешиваются - масло поднимается на поверхность, образуя опалесцирующие полосы и / или жировые капли.
2. Как вы можете отделить масло от воды?
   Ответ: используя комбинации вышеперечисленных методов, однако это сложно сделать.
3. Чиста ли вода после эксперимента?
   Ответ: нет, в воде всегда будет небольшое количество масла.
4. Что остается в воде?
   Ответ: масло, часть которого уплотняется чистящим средством.

спасибо

Оба эксперимента из серии «Мыло и его магические свойства» взяты из книги « Химия в Grundschule» (Химия в начальной школе; Kaiser & Mannel, 2004 ). Эта книга была опубликована на немецком языке и содержит много других экспериментов на различные темы.

Выдержки из эксперимента "Разлив нефти" взяты из Кайзер (2009) ,

Похожие

Комментарии