Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа
Дисциплина: Химия и физикаТип работы: Реферат
Тема: Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа
Министерство образования Российской Федерации
Нижнетагильский государственный педагогический институт
кафедра физики и МПФ
Сикритов А.Н.
Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа
Выпускная квалификационная работа по физике
Научный руководитель:
доцент кафедры
физики и МПФ
Колесников Н.И.
Рецензент:
Допуск к защите
учитель физики
зав. кафедры
I категории школы №25
физики и МПФ
Бабайлова Н.И.
______________
Фискинд Е.Э.
“___” ______ 200
Нижний Тагил
2002
Содержание
TOC o \"1-2\"
Введение
.......................................................................................
PAGEREF _Toc10911662 h
Глава I. Определение коэффициента поверхностного натяжения
....
PAGEREF _Toc10911663 h
§1. Явление поверхностного натяжения
......................................
PAGEREF _Toc10911664 h
§2. Экспериментальные методы определения коэффициента поверхностного натяжения
................................................................................
PAGEREF _Toc10911665 h
§3. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа
................................................
PAGEREF _Toc10911666 h
Глава II. Обработка экспериментальных данных
.........................
PAGEREF _Toc10911667 h
§1. Экспериментальные результаты
..........................................
PAGEREF _Toc10911668 h
§2. Методическая разработка лабораторной работы «Измерение коэффициента поверхностного
натяжения воды»
.....................
PAGEREF _Toc10911669 h
Заключение
.................................................................................
PAGEREF _Toc10911670 h
Литература
.................................................................................
PAGEREF _Toc10911671 h
Введение
В процессе проведения физического практикума необходимо научить учащегося творчески подходить к исследовательской работе, правильно выбирать методику эксперимента и измерительные
приборы.
Ученики должны научиться понимать и применять теорию изучаемого явления [6].
Сознательное выполнение эксперимента, внимательность и сосредоточенность на процессе измерений, бережное отношение к приборам – необходимые условия успешного проведения
опыта [7].
Учащийся заранее должен ознакомиться с установкой, на которой ему предстоит выполнять лабораторную работу, и сделать ориентировочные измерения.
Многие учителя физики проводят в настоящее время те или иные работы, связанные с физическим экспериментом: организуют практикумы, различные физические кружки, дают домашние
экспериментальные задания и т.д. Среди этих разнообразных форм обучения, приводящих к всестороннему развитию учащихся, особенно большое значение имеют классные лабораторные
работы [10].
Фронтальный метод постановки лабораторных занятий по физике в средней школе, как известно, имеет ряд весьма важных положительных сторон. Это прежде всего даёт возможность тесно связать
лабораторные работы учащихся с изучаемым курсом. Благодаря фронтальному методу лабораторные занятия могут быть поставлены как введение к тому или иному разделу курса, или как иллюстрация
к объяснению учителя, или как повторение и обобщение пройденного материала [13].
Таким образом, лабораторный эксперимент учащихся становится необходимым звеном в процессе обучения, значительно помогающим усвоению материала, как и демонстрационные опыты
[4].
Всё вышеизложенное объясняет актуальность темы выбранной выпускной квалификационной работы: явление поверхностного натяжения входит в обязательный минимум содержания определяемый
государственным образовательным стандартом, особенно в школах теоретическое обучение необходимо подтверждать экспериментом.
Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе и вузе в области изучения строения и свойств жидкости.
Предмет исследования: экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
Цель:
изучение существующих методов определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
углублённое изучение явления поверхностного натяжения;
ознакомиться с существующими методами определения коэффициента поверхностного натяжения и выявить те, которые можно использовать в школьном курсе;
отработать методику экспериментального определения коэффициента поверхностного натяжения воды методом компенсации давления Лапласа.
В первой главе рассматриваются: явление поверхностного натяжения, экспериментальные методы определения коэффициента поверхностного натяжения, а также определение коэффициента
поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа.
Во второй главе анализируются экспериментальные результаты данного опыта и приводится методическая разработка лабораторной работы «Измерение коэффициента поверхностного натяжения
воды».
В заключении сделаны основные выводы о работе.
Глава I. Определение коэффициента поверхностного натяжения
§1. Явление поверхностного натяжения
Изучим одно из свойств поверхности жидкости, соприкасающейся с другой средой, например с её собственным паром, с твёрдым телом, в частности со стенками сосуда.
Возьмём катушку и выдуем мыльный пузырь. Как только мы отнимем катушку от рта, плёнка мыльного пузыря начнёт сокращаться, он уменьшится, а затем исчезнет. Взяв проволочное кольцо с
привязанной к нему в двух толчках нитью, получим на нём мыльную плёнку (рис.1, а). На плёнке нить лежит свободно. Прорвём плёнку с одной стороны нити. Оставшаяся часть плёнки сократилась,
натянув нить (рис.1,
). Получим плёнку на проволочной рамке, одна перекладина которой подвижна
(рис.1,
). В этом случае плёнка тоже сократилась, подняв перекладину [15].
ед. дл.
Рис. 1
Выясним, чем обусловлено свойство поверхности жидкости сокращаться. На рис.
2 изображены три молекулы и сферы их действия. Молекулярные силы, действующие на молекулу 1 со стороны молекул, находящихся в сфере молекулярного действия, взаимно
уравновешиваются. В иных условиях оказывается молекула 2 на поверхности жидкости. Над ней имеется пар жидкости, действием молекул которого можно пренебречь. При таком условии
молекулярные силы, действующие на молекулу 2, оказываются неуравновешенными, их равнодействующая R направлена в глубь жидкости перпендикулярно к её поверхности. В таком состоянии
находятся все молекулы поверхностного слоя толщиной в радиус сферы молекулярного действия (приблизительно слой в 1-2 молекулы).
Рис. 2
Чтобы молекула 3 оказалась в поверхностном слое жидкости, над ней надо совершить работу против сил, втягивающих её в глубь жидкости. Эта работа совершается за счёт кинетической
энергии окружающих её молекул; в результате работы увеличивается потенциальная энергия поверхностного слоя жидкости.
Оказавшись в поверхностном слое, молекула станет обладать большей потенциальной энергией, чем молекулы, расположенные в глубине жидкости. Таким избыточным запасом потенциальной
энергии обладают все молекулы поверхностного слоя жидкости. Эта эн...