Урок по физике " Влажность и её измерение"

Методическая разработка к уроку

 по теме:

по теме  « Влажность и её измерение»

Григорьева Ольга Васильевна, 

учитель физики ГБОУ г. Москвы

Гимназия №1506

Аннотация

Урок изучения нового материала по теме «Влажность и её измерение».

Материал этой методической разработки содержит подробный план  работы на уроке.

На уроке вводится понятие о влажности воздуха как о физической величины, ознакомление с приборами для измерения влажности воздуха, проводится мини эксперимент, решение задач на определение влажности воздуха.

Основная цель урока:   сформировать знания об абсолютной и относительной влажности воздуха, о способах их измерения; сформировать умения определять влажность воздуха.

На уроке просматриваются выполнение мини экспериментов, решение качественных задач. Учебные исследования, проводимые учащимися  позволяют осуществить свободный поиск информации, самостоятельно работать. Урок проводится с применением компьютерной техники, которая позволяет сделать урок нетрадиционным, ярким и насыщенным.

Дисциплина: Физика

Учитель:  Григорьева Ольга Васильевна

Тема урока: «Влажность и её измерение»

Продолжительность урока: 45 минут

Тип урока: формирование новых знаний и умений

Цели урока:

Обучающая:

Сформировать знания об абсолютной и относительной влажности воздуха, о способах их измерения; сформировать умения определять влажность воздуха.

Задачи:

1.Подготовка учащихся  к работе на уроке (рабочее место, организация внимания).

2. Организация самостоятельной работы по изучению учебного материала.

3. Организация мини эксперимента для отработки навыков измерения  влажности.

4. Организовать самоконтроль и взаимоконтроль.

Развивающая:

Развивать способности видеть физические явления в окружающем мире, развивать  воображение, наблюдательность, умения  выделять цели и способы деятельности, умение анализировать, развивать навыки и культуру проведения физического эксперимента и умение делать выводы по его результатам, развивать самостоятельность.

Задачи:

1. Вовлечение учащихся  в постановку целей и задач урока.

2. Развитие навыков самостоятельной исследовательской работы.

3. Организация обсуждения результатов эксперимента.

4. Вовлечение учащихся в рефлексивную деятельность.

Воспитательная:

Воспитывать интерес к предмету, позитивное отношение учащихся  к изучаемому материалу,

способствовать дальнейшему формированию нравственных норм поведения в коллективе.

Задачи:

1. Мотивация деятельности учащихся.

2. Воспитание аккуратности в работе, бережного обращения с приборами.

Методы и приёмы обучения: рассказ с элементами беседы, самостоятельная работа,  частично-поисковый метод, метод сравнения, самоконтроль, взаимоконтроль, демонстрация слайдов, рефлексия, решение проблемных ситуаций.

Форма организации учебной деятельности:

Фронтальная;

Индивидуальная;

Парная;

Групповая.

Структурно – логические связи:

1. Внутрипредметная связь: с темой «Насыщенный пар».

2. Межпредметная связь: с предметом «География» - круговорот воды в природе; «Химия» - состав воздуха, «Математика» - выполнение расчётов на % содержание влаги в воздухе, «Товароведение пищевых продуктов» - влияние относительной влажности воздуха на сохранность продуктов.

Материально техническое оснащение:

1. Оборудование: психрометр, гигрометр, термометр, мультимедийная доска;

2.Дидактические средства обучения: опорный конспект, карточки - задания, психрометрическая таблица

Литература:

Основная:  

• Касьянов, В.А. Физика. 10 класс: Учебн. Для общеобразоват.учреждений. – 5-е изд., дораб. – Дрофа, 2003. – 416с.– ISBN 5-7107-7157-0.

• Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс: учебн.дляобщеобразоват.учреждений: базовый и профильный уровни/

Дополнительная:

Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: Пособие для общеобразовательных учебных заведений.

Шамшина Е.А., Гуреева Е.М. Интегрированный урок «Влажность воздуха» (физик и литератор)//www.openclass.ru/io/10/shamshina//Интернет и образование Июль, Том 2009, № 10.

ЦОРы:

festival.1September.ru

Ход урока.

I. Организационно – мотивационный этап  (4- 5 мин.)

Задача: подготовить учащихся  к работе на уроке (рабочее место, организация внимания, мотивация)

- проверка явки учащихся

- проверка готовности кабинета и учащихся  к уроку.

- сообщение о ходе предстоящего занятия.

Учитель: Одной из проблем людей, путешествующих по пустыне, является  нехватка воды. Запасы воды в песках быстро заканчиваются и люди погибают от обезвоживания. Хотя, если знать  физику, от жажды в пустыне не умрешь. Как  же добыть воду в пустыне? (Выслушиваются ответы студентов).

Ученик: Воду можно добыть из воздуха.

Учитель: Если вам придется остаться в песках без капли воды, расстелите на земле полиэтиленовую пленку или брезент  и насыпьте на нее камней. На утренней заре  камни покроются капельками воды, и вы сумеете собрать хотя бы несколько глотков живительной влаги.

Учитель:  Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает  абсолютно  сухим. Перечислите откуда берётся водяной пар?

Ученик: За счет осадка

Ученик: За счет испарения  растений, животных, людей

Учитель: Правильно, итак, с поверхностей морей, океанов, озер и рек, растений, животных и людей происходит непрерывное испарение воды в атмосферу.

В природе что существует?

Ученик: Круговорот воды.

Вовлечение студентов  в формулировку темы, целей и задач урока.(5 мин)

Учитель: Тему сегодняшнего урока предлагаю вам самим определить, для этого предлагаю угадать о каком природном явлении идёт речь?

1)Пушистая вата

Плывёт куда-то.

Чем вата ниже,

Тем дождик ближе. (Облака).

2)А сейчас послушайте стихотворение Льва Толстого.

Когда в солнечное утро пойдешь в лес, то на полях, в траве, видны алмазы. Все алмазы эти блестят на солнце разными цветами – и желтым, и красным, и синим. Когда подойдешь ближе и разглядишь, что это такое, то увидишь, что это …» (Роса).

3) Он бывает и слепой,  и моросящий, и ливневый. Что это такое? (дождь)

4)Как над речкой, над рекой

Появился вдруг цветной

Чудо-мостик подвесной. (Радуга)

5) «Под голубыми небесам

Великолепными коврами

Блестя на солнце…» (…снег лежит)

6) Над рекой, над долиной

 Повисла белая холстина. (Туман)

Учитель: Как вы думаете, увиденные явления как- то связаны между собой, что объединяет эти явления?

Ученик: Связаны, их объединяет вода, во всех  веществах вода имеется, влажность, влага.

Учитель: Все эти явления объединяет вода, которая содержится в атмосфере.

Учитель: Итак, тема сегодняшнего урока « Влажность воздуха и её измерение», Запишите тему урока.

Следующее задание вам, а что именно мы можем узнать о влажности воздуха, какие вопросы можем поставить:

Предполагаемые ответы учеников:

1. Что такое влажность, дать определение влажности?

2. В чем причина  появления влажности?

3. Какие приборы имеются для измерения влажности воздуха?

4. Какие величины её характеризуют?

5. Единицы измерения?

6. На что она влияет и как проявляется?

7. Значение влажности для человека?

Учитель: Тем самим мы с вами определили цели урока:

1)   Изучить что такое влажность?

2)   Научиться определять  влажность воздуха

3) Узнать какое значение и в  каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся.

Учитель:  как вы думаете, водяной пар в атмосфере является насыщенным?

Ученик: Атмосфера – это открытый сосуд.

Учитель: Дело в том, что перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты на данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других местах наоборот преобладает конденсация.

Учитель: Влажность – это содержание водяного пара в различных местах атмосферы. Это очень важная метеорологическая характеристика. Нормальная влажность воздуха для человека  в пределах от 40-60%.  Для здоровья человека вредны,  как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.

     Если в воздухе содержится мало водяных паров, далек от насыщения, то мы будем испытывать определенный дискомфорт, сухость во рту, одежда будет электризоваться, липнет к телу.

    Если в воздухе содержится наоборот много водяных паров, почти насыщен, то при малейшем понижении  температуры будем наблюдать образование росы,  и всё покрывается капельками росы, появляется туман, а зимой иней.

ІІ. Изучение нового материала (20-25мин)

Учитель: Итак, влажность воздуха важное понятие и мы должны её изучить.

 Организация самостоятельной  работы студентов.

Учитель: Сейчас переходим к самостоятельной работе, раздам вам вопросы, отвечаем на вопросы (в течении5 минут изучить материал, внимательно читать, ровно через 5 минут начинам работу по обмену информации, в ходе которого работаем с опорным конспектом, учебником)

(учащиеся читают опорный конспект, учебник, отвечают на поставленные вопросы).ю

Учитель: Вопрос 1: Чем вызывается влажность? Ответ: испарением

Вопрос 2: Какие величины характеризуют влажность? Ответ: абсолютная и относительная влажность. Точка росы.

Вопрос 3: Что называется абсолютной влажностью?  Ответ: Абсолютная влажность - величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха (плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Учитель: Какой воздух теплый или холодный вместит в себя меньшее количества воды и почему?

Ученик: Холодный воздух плотнее теплого, следовательно, вместит в себя меньшего количества воды.

Учитель: значит, и давление водяного пара в этом случае будет небольшим.

Вопрос 4: Что называется относительной влажностью

Ученик: Относительная влажность воздуха это - отношение парциального давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

φ = р/р_н.п •100%. (1)

Относительной влажностью можно считать отношение плотности ρ водяного пара, находящегося в воздухе, к плотности ρ₀ насыщенного пара при данной температуре,  выраженное в процентах.

  (2)

Относительная влажность воздуха это - отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре.

φ=n/n _н.п. *100% (3)

Учитель: Иногда определение относительной влажности дают через концентрацию.  Т.к. плотность и концентрация тесно связаны между собой.  Запишем в тетрадях  все формулы

Вопрос 5: Что называется  точка росы

Температура, при которой  пар, содержащийся  в атмосфере становится  насыщенным, называется точкой росы.

Учитель: По утрам, когда температура воздуха понижается, пар охлаждается и при некоторой температуре становится насыщенным. Дальнейшее понижение температуры окружающей среды приводит уже к конденсации этого пара в виде появления тумана и росы, появляется иней. Роса свидетельствует о том, что влажность была 100%.

Учитель: В начале урока вы говорили, что влажность можно измерить с помощью ряда приборов. Это гигрометры и психрометры.

Ученик: Волосной гигрометр. Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения относительной  влажности.

Ученик: Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка  которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность.   С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

Учитель: Рассмотрим устройство и принцип работы психрометра.

Ученик: Название прибора произошло от греческого слова «психрос», что означает «холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой увлажняющий (влажный), обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается).

Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Учитель: На психрометре присутствует психрометрическая таблица, и на пересечении столбцов показаний сухого термометра по вертикали и по горизонтали разности показаний сухого и влажного термометра можно определить относительную влажность.

ІІІ. Закрепление и применение знаний – 10  мин.

Работа по  вариантам.

Учитель: попробуем выполнить задания по вариантам. Определить значение влажности.

Первому варианту даны, температура сухого термометра 18⁰С, температура влажного 8⁰С.

Второму варианту температура сухого термометра    26⁰С, температура влажного 25⁰С

Учитель: Какой у вас прогноз на значение влажности, что вы можете сказать.

Ученик: относительная влажность 20% (вариант1), не будет осадка.

Ученик: относительная влажность 92 % (вариант2), будет осадок, возможен дождь.

Самоконтроль.

Работа в паре. Эксперимент.

Учитель: Подумайте, как можно определить относительную влажность воздуха при помощи приборов, которые у вас есть. Озвучим правильный ответ

Ученик: У нас на столе имеются два термометра: один - сухой, а другой – влажный. Снимаем показания:

   1.показание сухого термометра,

2. показания влажного термометра,

3. найдем  разность показаний t = t cух – t влаж,

4. по психрометрической таблице определим относительную влажность воздуха.

Учитель: все, верно, определяем  влажность воздуха в кабинете.   Проводим эксперимент. Работаем в паре. (Ученики  измеряют  влажность  воздуха в кабинете. Учитель измеряет влажность воздуха на психрометре, стоящем вблизи окна). 

Обсуждение полученных результатов.

Решение проблемных ситуаций при получении одинаковых и/или разных результатов.

-Возможна ли ситуация, при которой влажность воздуха в разных местах кабинета, комнаты будет различна? Объяснить почему.

- Можно ли использовать психрометр на сквозняке

Предполагаемые ответы студентов:

1. Да. Показания будут разные за счет интенсивного испарения.

2: Нет на сквозняке, вблизи окон.

Дополнительный учебный материал.

Выступления  учащихся  о значении  влажности в технологических процессах.

[Сообщения учащихся могут быть примерно такого содержания ]:

Косметолог: Я косметолог и знаю, что каждый человек хочет выглядеть привлекательно, долгое время оставаться молодым и красивым. Первая проблема, с которой сталкиваются люди – это появление морщин. Немалую роль в развитии морщин у молодых людей играют различные внешние влияния, в том числе избыточно сухой или влажный воздух. Находясь в условиях постоянно повышенной влажности воздуха, наша кожа впитывает воду и растягивается. Подвергаясь длительному растяжению,  она не может быстро сократиться, отвисает и покрывается морщинами. Под воздействием сухого воздуха кожа становится бледной, сухой, начинает шелушиться, появляется раздражение исключение. Для поддержания нужного уровня влажности можно вывешивать мокрые полотенца или ставить на батарею ванночку с горячей водой.

Врач: Наш организм на две трети состоит из воды, поэтому  влажность воздуха влияет на здоровье и самочувствие. Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Для того чтобы связать мелкие частицы пыли, нужно либо ежедневно выполнять влажную уборку, либо установить в комнате увлажнитель воздуха.

Эколог: Нам, экологам, также необходимо знать влажность воздуха, так как она является одним из элементов характеристики климата земной поверхности и  определяет собой количество атмосферных осадков. Конденсируясь в мельчайшие капельки  тумана или в частицы снега, воздушная влага создает помутнение атмосферы, из-за чего происходит задержка солнечного света,  вследствие поглощения и рассеивания световых лучей. В крупных промышленных центрах санитарные мероприятия по увеличению солнечной радиации сводятся к борьбе с дымом, т.к. водяные пары в виде тумана и облаков собираются вокруг мельчайших частиц воздушной пыли – центров конденсации.

Агроном: Для нормального  роста и развития  растений должны создаваться определенные благоприятные условия. В частности к ним относится и влажность воздуха. Например,  для огурцов влажность воздуха должна быть 60 %, при меньшей влажности огурцы становятся горькими. У томатов  же при такой влажности не могут завязаться плоды, и  растение сбрасывает цветки.

Продавец. В магазинах  влажность воздуха регулируют. При повышенной влажности торговые помещения проветривают, отапливают, используют влагопоглощающие средства, при пониженной — воздух увлажняют (моют полы, разбрызгивают воду пульверизатором).

Учитель: Мне хочется добавить, что влажность воздуха необходимо знать и тем,  кто работает в музеях, архивах, где хранятся книги или произведения искусства, кинопленки или музыкальные инструменты, а также тем, кто отвечает за сохранность урожая зерна или овощей в специальных хранилищах, в кулинарии, в кондитерском цеху, при хранении пищевых продуктов.

Учитель: Итак, каким образом можно регулировать влажность.

Ученик: Влажность воздуха в помещении можно изменить для повышения используют увлажнители, а для понижения кондиционеры, осушители.

Ученик: растения посадить, подручные средства

Учитель: Итак, значение влажности, влажность влияет на самочувствие человека, на органы, на погоду, комфортно при влажности  от 40-60%.Влажность является причиной природных явлений: осадки, туман иней, то, что вы видели в начале урока.

Задачи на закрепление (работа в группе)

Учитель: А сейчас подумайте над следующими задачами, которые приводятся у вас на листочках

1 группа:

Относительная влажность воздуха вечером при 16⁰С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 8 ⁰С.

2 группа

Найти относительную влажность воздуха в комнате при 18⁰С, если при 10⁰С образуется роса.

3 группа

В 4 м³  воздуха при температуре 16 ⁰С  находится 40г водяного пара. Найти относительную влажность.

4 группа.

Парциальное давление водяного пара в воздухе при 19⁰С было 1.1 кПа. Найти относительную влажность.  ( Ученики  объясняют решения задач).

Решим качественные задачи (устно).

1. Когда зимой быстрее сохнет белье: в морозную погоду или в оттепель?

Ответ. Белье быстрее сохнет в морозную погоду, так как при морозе воздух менее влажный, что способствует лучшему испарению воды с поверхности белья.

2. Почему зимой оконные стекла запотевают, если в комнате много людей?

Ответ. Большое скопление людей повышает содержание водяного пара в комнате. При соприкосновении с охлажденным стеклом  происходит конденсация этого пара.

3. Объясните причину того, что в городе туман бывает чаще, чем за городом.

Ответ. В городском воздухе содержится большое количество частичек пыли, которые при охлаждении этого воздуха служат центром конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере.

4. Объясните, почему роса бывает обильнее после жаркого дня.  Ответ. В жаркий день испаряется больше воды, и содержание влаги в воздухе увеличивается. Поэтому при понижении температуры происходит конденсация водяного пара и выпадает обильная роса.

ІV Заключительный этап –  2-3 мин.

- подведение итогов урока.

- оценка деятельности обучающихся

- рефлексия;

Вопросы для проведения рефлексии:

В начале урока  мы с вами определили цели:

1)Изучить влажность воздуха, что такое влажность

2)Научиться определять  влажность воздуха

3)Узнать какое значение и в каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся

- Мы изучили, что такое влажность?

- Мы научились определять влажность?

- Мы узнали о значении влажности?

- Что Вы  нового узнали на уроке?

- Что Вас удивило на уроке?

- Что ещё хотелось бы узнать?

V. Домашнее задание – 1-2 мин.

- Параграф, ответить на вопросы.

- Сделать презентации о значении влажности.

- Можете выполнить творческое задание: изготовить приборы, я могу предложить несколько вариантов: гигрометр их еловой шишки, гигрометр их фильтровальной бумаги (кто заинтересуется, я оставлю на компьютере.

Приложения.

Психрометрическая таблица

Скачано с www.znanio.ru