faglige Udviklingsmoduler

vend tilbage til Det Faglige Udviklingsmodulindeks
Printervenlig Version

specifik tyngdekraft: den Relative massefylde af væsker

kvaliteter: 5-8
forfatter: Joyce Brumberger
Se Elevlektionsplan

abstrakt

Modulbeskrivelse

som et resultat af det faglige udviklingsudbyderledte modul lærer deltagerne gennem oprettelsen af et modul, der er udviklet af den professionelle udviklingsmodul, at udvikle en deres håndlavede hydrometre, hvordan et hydrometer fungerer, og hvad det måler. Ved hjælp af deres hydrometre bestemmer de de relative forskelle i væskens specifikke tyngdekraft og sammenligner disse værdier med dem, der opnås fra et kommercielt fremstillet hydrometer. Baseret på deres resultater opretter deltagerne deres egen væsketæthedskolonne. Deltagerne vil designe en lektion, de kan implementere i deres eget klasseværelse.

mål

• deltagerne lærer udtrykket specifik tyngdekraft
• deltagerne lærer funktionen af et hydrometer
• deltagerne lærer den specifikke tyngdekraft af forskellige stoffer
• deltagerne vil være i stand til at konstruere et hydrometer
• deltagerne vil være i stand til at bestemme den relative specifikke tyngdekraft for forskellige væsker
• deltagerne vil være i stand til at oprette en væsketæthedskolonne
• deltagerne vil producere en lektionsplan for at guide deres egne studerende i design og implementering af et eksperiment

materialer

Engagement

• korte klip videoer som beskrevet i Engagement fase

udforskning og udarbejdelse

• 20 ounce vandflasker med toppe afskåret, 1 for hver anvendt væske, 7 flasker/ sæt – 1 sæt/gruppe
• 2 2-L flaske
• 3 ounce. plastik drikkekopper
• destilleret vand
• Kosher salt
• sukker
• majssirup
• isopropylalkohol (købt på apotek)
• eddike
• vælg en olie: majsolie, olivenolie, babyolie

materialer til hydrometer: Hver deltager

• Drikke sugerør
• permanente markører – 2 forskellige farver
• små negle, der passer ind i halm
• Lineal
• Plasticine eller blu-Tac
• saks

• 25 mL gradueret cylinder
• papirhåndklæder
• 3 gange 5 indekskort
• universelle hydrometre, 1 for hver gruppe (Nasco Science, 1-800 – 558-9595 – vare #sb16439m /$7.40 hver) (hydrometer kan deles mellem grupper om nødvendigt)
• glas-eller plastbeholder til bortskaffelse af væsker i tæthedskolonner

forklaring

• hydrometre af forskellige typer til:
  • Saltvandsbeholdere – køb i dyrebutik eller online videnskabskatalog
  • bilbatterier – Autodele butik, Val-Mart, K-Mart
  • frostvæske i bilradiatorer – Autodele butik, Val-Mart, K-Mart
• ledningsvand
• regnvand

procedurer

Engagement

Vis en video af nogen, der prøver at starte bilen, men batteriet er dødt eller videresender en historie om, hvordan det er.

spørg deltagerne, ” har du nogensinde haft en lignende oplevelse?”De fleste vil sige ja. Spørg deltagerne, ” ved du, hvordan du tjekker din bils batteri for at sikre, at det er i god stand?”Svarene vil variere.

Afspil videoklippet, der viser, hvordan du bruger en enhed til at kontrollere væskeniveauet i et bilbatteri. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

vurdering: vurdering foregår med verbale svar fra deltagere.

udforskning

1. Instruer deltagerne, at de skal lave en enhed til bestemmelse af relativ tæthed af forskellige væsker.
2. Opdel deltagerne i grupper på tre og giv de materialer, der er nødvendige for hver deltager til at lave et hydrometer. Giv hver gruppe en afskåret vandflaske næsten fyldt til toppen med destilleret vand.
3. Instruer deltagerne om at måle og skære halmen i en længde på 10 cm.
4. Instruer deltagerne om at lave en lille kugle med plasticinen og forsegle den ene ende af halmen, så den er vandtæt.
5. Instruer deltagerne om at placere to negle, pege nedad i halmen.
6. Instruer deltagerne om at placere halmen i vandet for at kontrollere, om det flyder lige op og ned. Hvis ikke, instruer dem om at tilføje et søm ad gangen, indtil de gør det. Hvis halmen rammer bunden af flasken, skal du enten tilføje mere vand eller trimme halmens længde.
7. Instruer deltagerne om at bruge en permanent markør og markere, hvor vandets overflade berører halmens side.
8. Instruer deltagerne om forsigtigt at tørre halmen tør med et papirhåndklæde og lav en tydelig tynd linje for vandmærket.
9. Instruer deltagerne om at bruge en anden farvet markør, og brug markørens skarpe spids til at markere hver 2 mm på hver side af vandmærkelinjen for i alt 7 markeringer på hver side af vandlinjen.
10. giv hver gruppe et sæt prøvevæsker, der skal testes, og instruer deltagerne om, at de hver især skal bruge deres eget instrument til at teste de forskellige væsker.
11. Fortæl deltagerne, at vandlinjeværdien er 1,0, og at hvert mærke har en værdi på .2. Hvis væskeoverfladelinjen er mellem linjer, når hydrometeret flyder i flasken, skal du bede dem om at estimere efter bedste evne.
12. Fortæl deltagerne, at målingerne kun afspejler små forskelle, men at gøre deres bedste og registrere deres fund.
13. Bed deltagerne om forsigtigt at tørre halmen mellem væsker.
14. Instruer deltagerne i hver gruppe om at dele deres data inden for gruppen, når alle har afsluttet målingen.
15. på baggrund af de indsamlede data skal du bede deltagerne om at illustrere og mærke en tæthedskolonne på deres regneark. Det tætteste stof er angivet på bunden, mindst tæt øverst. Hvis der er mere end en væske med samme tæthed, skal du liste dem sammen.
16. Fortæl hver gruppe, at du vil give dem et instrument, der blev fremstillet, og at bruge det på samme måde som deres halmenhed.
17. instruer dem om at læse og registrere værdierne fra instrumentet for hver af væskerne. Mind dem om at forsigtigt tørre det tørt mellem væsker.
18. Bed deltagerne om at illustrere og mærke en anden tæthedskolonne på deres regneark baseret på det fremstillede instrument. Det tætteste stof er angivet på bunden, mindst tæt øverst. Hvis der er mere end en væske med samme tæthed, skal du liste dem sammen.

vurdering: vurderingen pågår, når deltagerne arbejder sammen, registrerer data og diskuterer fund med hinanden.

forklaring

stil deltagerne følgende spørgsmål:

1. hvad var din oplevelse, når du arbejdede med det instrument, du lavede?
   • svarene vil variere, men de fleste vil opdage, at det var svært at få en nøjagtig måling. Nogle kan diskutere vanskeligheder, de havde med instrumentet opholder oprejst eller anden defekt adfærd.

1. Sammenlign og kontrast oplevelsen af at arbejde med det fremstillede instrument.
   • svarene vil variere, men de fleste vil sige, at den fremstillede enhed gav mere nøjagtige målinger og var lettere at bruge. De to instrumenter var ens, fordi de begge flød op eller ned afhængigt af det anvendte flydende stof.

1. hvad hedder dette instrument, og hvad måler det nøjagtigt?
   • instrumentet er et hydrometer, og dets funktion er at bestemme et stofs specifikke tyngdekraft.

1. hvad er specifik tyngdekraft?
   • specifik tyngdekraft svarer til et stofs densitet, men det har ingen måleenheder. Dette skyldes, at specifik tyngdekraft er en sammenligning af et stofs tæthed med vandtætheden. Den specifikke tyngdekraft af vand er givet værdien af 1.000, når vandets temperatur er 60 liter F.

1. fandt du værdien af destilleret vand til at være 1.000? Hvis ikke, hvorfor?
   • vandet var ved stuetemperatur, og værdien på 1.000 er angivet, når vandet er 60 liter F. der kan være set små forskelle.

1. tror du, at den specifikke tyngdekraft af ledningsvand eller regnvand ville være det samme som destilleret vand? Hvorfor eller hvorfor ikke?
   • ledningsvand har mineraler i det, i modsætning til destilleret vand. Demonstrer dette ved at placere hydrometeret i en prøve af hver for sig og få en frivillig til at læse værdierne.

1. tror du, at mælkens og skummetmælkens specifikke tyngdekraft vil være den samme?
   • den specifikke tyngdekraft er ikke den samme på grund af fedtindholdet i mælken. Der er dog mange komponenter i mælk, og fedtindholdet skal bestemmes med andre metoder.

1. kom den tæthedskolonne, du oprettede, ud på samme måde som din illustration?
   • svarene vil variere, men et almindeligt problem er, at nogle stoffer blandes sammen, såsom saltvand og sukkervand eller alkohol. Dette er et godt eksempel, der senere kan føre til diskussion af løsninger.

1. har du set eller kan du tænke på steder, hvor hydrometre bruges?
   • efter at have set videoerne, vil deltagerne svare, at hydrometre bruges til at kontrollere bilbatterier. Hydrometre bruges også til kontrol af frostvæskeniveau i bilradiatorer, saltvandstanke, vin-og ølfremstilling, test af mælk og til specifikke behov i mange andre industrier. Når de får en urintest på lægens kontor, giver urinstrimlerne en specifik gravitationsværdi. Det normale interval er mellem 1.020 -1.030. Værdier højere eller lavere end det kan indikere, at kroppen ikke fungerer normalt, og lægen kan begynde at udføre andre tests for at stille en korrekt diagnose.
   • Vis prøver af andre hydrometre, der blev indsamlet til denne lektion.

1. saltvandsfisk er meget følsomme over for ændringer i saltholdighed. Hvordan kan du overvåge vandet for at sikre, at den rigtige mængde havsalt er i tanken?
   • et hydrometer, der flyder i tanken, giver en specifik tyngdekraftværdi. Du skal derefter bruge et specielt diagram, der sammenligner vandets temperatur og den specifikke tyngdekraftsværdi for at finde saltholdighedsniveauet.

1. Placer et objekt, der synker ned i et vandglas. Hvad ville du gøre for at få dette objekt til at flyde?
   • Tilføj et af de stoffer, der øgede vandets specifikke tyngdekraft, såsom sukker eller salt.

vurdering: vurdering pågår med mundtlige svar og diskussion af spørgsmål.

udarbejdelse

1. Fortæl deltagerne, at deres gruppe vil skabe en væsketæthedskolonne baseret på den målte specifikke tyngdekraft af de stoffer, som de tidligere har brugt.
2. Instruer deltagerne om at vælge 4 væsker, de ønsker at bruge til at oprette søjlen, bortset fra destilleret vand, og illustrer, hvordan de tror, at densitetssøjlen vil se ud.
3. Bed deltagerne om at dele deres data og den foreslåede tæthedskolonne med en anden gruppe og forklare deres grunde til at liste væskerne i den rækkefølge, de illustrerede, der understøtter dem med data.
4. Bed deltagerne om at bruge den 25 mL graduerede cylinder til at oprette deres tæthedssøjle.
5. Instruer deltagerne om at kalibrere en lille plastik drikkekop til 10 mL ved at hælde 10 mL vand i koppen og markere niveauet på ydersiden af koppen med en permanent markeringspen.
6. Instruer deltagerne om at bruge væskerne i de prøveudtagningsflasker, der tidligere blev brugt til at oprette deres tæthedskolonner.
7. Bed deltagerne om at bruge det plastmålekop, de oprettede, til at måle 10 mL af hver væske, der skal bruges i densitetskolonnen.
8. Instruer deltagerne om at vippe cylinderen let og langsomt hælde hver væske ned på siden af cylinderen i den rækkefølge, de illustrerede, begyndende med den mest tætte.
9. Bed deltagerne om at illustrere deres tæthedskolonne på et 3 gange 5 kort, som de gjorde på deres regneark, og vise det ved siden af deres konstruerede kolonne.
10. når alle er færdige, skal du bede deltagerne om at gå rundt og se tæthedskolonner for alle de andre grupper og være sikker på ikke at forstyrre de graduerede cylindre.
11. Instruer deltagerne om at tømme indholdet af gradueret cylinder i den udpegede beholder og vaske de graduerede cylindre med sæbe og varmt vand.

vurdering: tæthedskolonnerne afspejler studerendes forståelse, og mundtlig diskussion afslører ting, der var korrekte, eller som kunne forbedres i fremtiden.

Rationale

densitet er et koncept, der er meget konceptuelt, og mange praktiske eksempler og oplevelser hjælper med at skabe bedre forståelse. En almindelig misforståelse er, at densitet kun gælder for faste stoffer, når det faktisk også gælder væsker og gasser. Tætheden af en væske sammenlignet med vand kaldes specifik tyngdekraft. Væskens specifikke tyngdekraft er et mål, der konstant bruges i industrien, men det bruges også meget almindeligt i vores hverdag fra at kontrollere de korrekte niveauer af bilbatteri og radiatorvæsker til urintest på lægekontoret.

Videnskabsstandarder

nses INDHOLDSSTANDARD A: Videnskab som forespørgsel

som et resultat af aktiviteter i lønklasse 5-8 skal alle studerende

• udvikle brugen af værktøjer og teknikker, herunder matematik, som vil blive styret af det stillede spørgsmål og undersøgelserne studerende design. Brug af computere til indsamling, sammenfatning og visning af beviser er en del af denne standard. Studerende skal kunne få adgang til, indsamle, gemme, hente og organisere data ved hjælp af udstyr og programmer designet til disse formål.
• baserer deres forklaring på, hvad de observerede, og når de udvikler kognitive færdigheder, skal de være i stand til at skelne forklaring fra beskrivelse-give årsager til effekter og etablere relationer baseret på bevis og logisk argument. Denne standard kræver en fagvidensbase, så de studerende effektivt kan foretage undersøgelser, fordi udvikling af forklaringer etablerer forbindelser mellem videnskabens indhold og de sammenhænge, inden for hvilke studerende udvikler ny viden.
• tænk kritisk på beviser, herunder at beslutte, hvilke beviser der skal bruges og redegøre for anomale data. Konkret, studerende skal være i stand til at gennemgå data fra et simpelt eksperiment, opsummere dataene, og danne et logisk argument om årsag-og-virkning-forholdet i eksperimentet. Studerende skal begynde at angive nogle forklaringer med hensyn til forholdet mellem to eller flere variabler.

nses indhold STANDARD B: Fysisk videnskab

som et resultat af deres aktiviteter i lønklasse 5-8 skal alle studerende udvikle en forståelse af, at

• et stof har karakteristiske egenskaber, såsom densitet, et kogepunkt og opløselighed, som alle er uafhængige af mængden af prøven. En blanding af stoffer kan ofte adskilles i de originale stoffer ved hjælp af en eller flere af de karakteristiske egenskaber.

NSES PROFESSIONAL DEVELOPMENT STANDARD A

professionel udvikling for videnskabslærere kræver læring Af vigtigt videnskabsindhold gennem perspektiver og undersøgelsesmetoder. Videnskabslæringsoplevelser for lærere skal involvere lærere i aktivt at undersøge fænomener, der kan studeres videnskabeligt, fortolke resultater og give mening om fund, der er i overensstemmelse med den nuværende accepterede videnskabelige forståelse.

NSES PROFESSIONAL DEVELOPMENT STANDARD B

professionel udvikling for videnskabslærere kræver integration af viden om videnskab, læring, pædagogik og studerende; det kræver også at anvende denne viden til videnskabsundervisning. Læringserfaringer for videnskabslærere skal forbinde og integrere alle relevante aspekter af videnskab og videnskabsuddannelse.

bedste undervisningspraksis

• Læringscyklus
• forespørgsel
• Videnskabsproces færdigheder

tidsramme

1 1/2 timer

forberedelse

1. Opret en saltvandsløsning ved at bruge 35 gram kosher salt til 1 L vand. Kombiner i 2L-flasken og ryst kraftigt, indtil saltet er opløst helt.
2. Opret en sukkeropløsning som beskrevet for saltvandet.
3. skær toppe af 20 ounce. vandflasker til at skabe en beholder, der er 10 cm høj fra bunden.
4. Opret et sæt væsker til hver gruppe ved at fylde de afskårne vandflasker 1 cm fra toppen. Mærk hver flaske korrekt med en permanent markør. Sættet skal indeholde 1 flaske af hver af følgende:
   1. destilleret vand
   2. saltvand
   3. sukkervand
   4. majssirup
   5. isopropylalkohol
   6. olie
   7. eddike

sikkerhed

Tæthedskolonner skal tømmes i en udpeget beholder. Beholderen kan vaskes og skylles i vasken med sæbe og varmt vand.

vurdering

N/A

forklaring af videnskab

hydrometre er kalibrerede, cylindriske glasrør, der vægtes med blyskud eller kviksølv og bruges til at finde væskens specifikke tyngdekraft. Specifik tyngdekraft er forholdet mellem væskens densitet sammenlignet med vandtætheden ved 60 grader F. der er ingen måleenheder forbundet med det, fordi det er en sammenligning. For eksempel er vandtætheden ved 60 grader F 1.000 g/cm3. Dens specifikke tyngdekraft er 1.000. Tætheden af ammoniak er .8974 g / cm3. Dens specifikke tyngdekraft sammenlignet med vand er .8974, hvilket betyder, at det er lettere end vand.

hydrometeret sænkes ned i en høj søjle af væsken, der skal måles, og får lov til at flyde lodret. En aflæsning tages ud af hydrometeret på det punkt, hvor væskens overflade berører glasstammen. Hydrometre fungerer på grundlag af Archimedes’ princip. Når hydrometeret placeres i en høj væskesøjle, opdrages væsken med en kraft, der er proportional med vægten af den fordrevne væske. Hydrometre flyder lavere i væsker med lav densitet og højere i væsker med høj densitet.

der er universelle hydrometre, men i forskellige brancher er rækkevidden af specifik tyngdekraft for væsker, de bruger, meget lille. Derfor er hydrometre designet til store værdier eller små værdier.

uddelingskopier

Væskemåledatatabel og regneark

udvidelser

aktiviteter i Hands-On-Plastics Kit 2 fra American Chemical Council

bagerier måler den specifikke tyngdekraft af deres dej for at sikre kvalitet og konsistens. Undersøg andre industrier for at lære, hvordan specifik tyngdekraft er vigtig i det, de gør.

Undersøg, hvordan en bilradiator fungerer, og vigtigheden af frostvæske i radiatoren. Lær hvordan du finder væskens specifikke tyngdekraft, så radiatoren fungerer korrekt.

Lektionsimplementeringsskabelon

Hent Lektionsimplementeringsskabelon: orddokument eller PDF-fil

egenkapital

prøv at sikre, at alle deltagere har deltaget og udtrykt deres ideer enten mundtligt eller gennem skriftlige kommentarer. Når du arbejder parvis eller grupper, skal du prøve at gøre grupperne så heterogene som muligt følsomme over for individers specifikke behov.

Resources

None available for this module.

http://www.wisegeek.com/what-does-a-car-radiator-do.htm

http://www.expertvillage.com/video/27218_cars-care-radiator-coolant.htm

http://www.encyclopedia.com/doc/1E1-hydromet.html

http://leebrewery.com/hydromet.htm

http://www.diynetwork.com/diy/lp_fish/article/0,2041,DIY_14062_2271617,00.html

http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

http://www.ecawa.asn.au/home/jfuller/liquids/hydrometers.htm

http://www.grandpapencil.net/science/hydrom.htm

http://www.msp.umb.edu/salt_water_wedge.html

http://www.anytestkits.com/utk-specific-gravity-of-urine.htm

http://www.americanchemistry.com/s_plastics/hands_on_plastics2/introduction/default.asp