ammatillisen kehityksen moduulit

Return to the Professional Development Module Index
Printer Friendly Version

ominaispaino: nesteiden Suhteellinen tiheys

arvosanat: 5-8
tekijä: Joyce Brumberger
View Student Lesson Plan

moduulin kuvaus

ammatillisen kehityksen tarjoajan johtaman moduulin tuloksena osallistujat oppivat luomalla heidän käsintehtyjä densometrejä, miten hydrometri toimii ja mitä se mittaa. Densometrien avulla ne määrittävät nesteiden ominaispainon suhteelliset erot ja vertaavat näitä arvoja kaupallisesti valmistetusta hydrometristä saatuihin arvoihin. Havaintojensa perusteella osallistujat luovat oman nestetiheyssarakkeen. Osallistujat suunnittelevat oppitunnin, jonka he voivat toteuttaa omassa luokkahuoneessaan.

tavoitteet

• osallistujat oppivat termin ominaispaino
• osallistujat oppivat hydrometrin toiminnan
• osallistujat oppivat eri aineiden ominaispainon
• osallistujat pystyvät rakentamaan hydrometrin
• osallistujat pystyvät määrittämään eri nesteiden suhteellisen ominaispainon
• osallistujat pystyvät luomaan nestetiheyssarakkeen
• osallistujat tuottavat tuntisuunnitelman ohjaa omia oppilaitaan kokeen suunnittelussa ja toteutuksessa

Materiaalit

kihlaus

• lyhyt Klipsivideo Kihlausvaiheessa kuvatulla tavalla

etsintä – ja Kehittelyvaihe

• 20 oz vesipulloa, joiden kansi on katkaistu, 1 jokaista käytettyä nestettä kohden, 7 pulloa/set-1 set/ryhmä
• 2 2-litraista pulloa
• 3 oz. muoviset juomakupit
• Tislattu vesi
• Kosheruola
• sokeri

maissisiirappi

• isopropyylialkoholi (ostettu apteekista)
• etikka
• valitse yksi öljy: maissiöljy, oliiviöljy, vauvaöljy

hydrometrin Materiaalit: Jokaisen osallistujan

• juomapillit
• pysyvät tussit – 2 eriväristä
• Pienet naulat, jotka mahtuvat oljen sisään

iivoitin

• muovailuvaha tai blu-tac
• 25 mL: n porrastettu sylinteri
• paperipyyhkeet
• 3 x 5 indeksikorttia
• Yleishydrometrit, 1 kullekin ryhmälle (Nasco Science, 1-800 – 558-9595 – item #sb16439m/$7.40 kukin) (hydrometrit voidaan tarvittaessa jakaa ryhmien kesken)
• lasi – tai muoviastia nesteiden hävittämistä varten tiheyskolonneissa

selitys

• erityyppisiä Hydrometrejä varten:
  • Suolavesisäiliöt – osto lemmikkikaupasta tai online science Catalogista
  • Autojen akut – auto-osaliike, Wal-Mart, K – Mart
  • Pakkasnestettä autopattereissa-auto-osaliike, Wal-Mart, K-Mart
• vesijohtovesi

menettelyt

kihlaus

näytä video joku yrittää käynnistää auton, mutta akku on tyhjä tai kertoa tarinan siitä, millaista se on.

Kysy osallistujilta, ” onko sinulla koskaan ollut vastaavaa kokemusta?”Useimmat suostuvat. Kysy osallistujilta: ”Osaatko tarkistaa autosi akun varmistaaksesi, että se on hyvässä toimintakunnossa?”Vastaukset vaihtelevat.

toista videopätkä, joka näyttää, miten auton akun nestetasoja tarkistetaan laitteella. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

arviointi: arviointi on käynnissä osallistujien suullisilla vastauksilla.

etsintä

1. ohjeistaa osallistujia tekemään laitteen, joka määrittää eri nesteiden suhteellisen tiheyden.
2. jakaa osallistujat kolmen ryhmiin ja antaa kullekin osallistujalle tarvittavat materiaalit hydrometrin tekemiseen. Anna jokaiselle ryhmälle katkaistu vesipullo, joka on lähes täynnä tislattua vettä.
3. ohjeistaa osallistujia mittaamaan ja leikkaamaan oljet 10 cm: n pituisiksi.
4. ohjeistaa osallistujia tekemään muovailuvahalla pienen pallon ja tiivistämään pillin toisen pään niin, että se on vesitiivis.
5. ohjeistaa osallistujia asettamaan kaksi naulaa, jotka osoittavat puoli alaspäin pilliin.
6. ohjeistaa osallistujia laskemaan pillin veteen tarkistaakseen, kelluuko se suoraan ylös ja alas. Jos ei, neuvo heitä lisäämään yksi naula kerrallaan, kunnes tekee. Jos pilli osuu pullon pohjaan, lisää joko lisää vettä tai leikkaa pillin pituus.
7. ohjeistaa osallistujia käyttämään pysyvää merkkiainetta ja merkkiä, jossa veden pinta koskettaa oljen kylkeä.
8. ohjeistaa osallistujia pyyhkimään oljet varovasti kuiviksi talouspaperilla ja tekemään vesimerkille selkeän ohuen viivan.
9. ohjeistaa osallistujia käyttämään eriväristä tussia ja tekee Tussin terävää kärkeä käyttäen 2 mm: n välein merkintöjä vesimerkkiviivan kummallekin puolelle yhteensä 7 merkintää vesirajan kummallekin puolelle.
10. antaa jokaiselle ryhmälle joukon testattavia nestenäytteitä ja ohjeistaa osallistujia käyttämään omaa instrumenttiaan eri nesteiden testaamiseen.
11. kertovat osallistujille, että vesiviivan arvo on 1,0 ja että jokaisella merkillä on arvo .2. Jos nestepinnan linja on linjojen välissä, kun hydrometri kelluu pullossa, käske heidän arvioida parhaan kykynsä mukaan.
12. kertoo osallistujille, että mittaukset heijastavat vain pieniä eroja, mutta tekevät parhaansa ja kirjaavat havaintonsa.
13. käskekää osallistujia pyyhkimään oljet varovasti kuiviksi nesteiden välissä.
14. ohjeistaa kunkin ryhmän osallistujia jakamaan tietonsa ryhmän sisällä sen jälkeen, kun kaikki ovat suorittaneet mittauksen.
15. kerro kerättyjen tietojen perusteella osallistujille havainnollistaa ja merkitä tiheys sarake niiden laskentataulukko. Tihein aine ilmoitetaan pohjassa, vähiten tiheä yläosassa. Jos tiheydeltään samansuuruisia nesteitä on enemmän kuin yksi, luetellaan ne yhdessä.
16. kerro jokaiselle ryhmälle, että annat heille valmistetun soittimen ja käytät sitä samalla tavalla kuin heidän olkivälinettään.
17. ohjeistaa heitä lukemaan ja kirjaamaan instrumentin arvot kullekin nesteelle. Muistuta heitä pyyhkimään se varovasti kuivaksi nesteiden välillä.
18. kerro osallistujille havainnollistaa ja merkitä toinen tiheys sarake niiden laskentataulukko perustuu valmistettu väline. Tihein aine ilmoitetaan pohjassa, vähiten tiheä yläosassa. Jos tiheydeltään samansuuruisia nesteitä on enemmän kuin yksi, luetellaan ne yhdessä.

arviointi: arviointi on käynnissä, kun osallistujat työskentelevät yhdessä, kirjaavat tietoja ja keskustelevat tuloksista keskenään.

selitys

Kysy osallistujilta seuraavat kysymykset:

1. mikä oli kokemuksesi työstäessäsi tekemääsi soitinta?
   • vastaukset vaihtelevat, mutta useimmat huomaavat, että tarkkaa mittausta oli vaikea saada. Jotkut saattavat keskustella vaikeuksista, joita heillä oli laitteen pystyssä pysymisen tai muun virheellisen käytöksen kanssa.

1. vertaa ja vertaa työkokemusta valmistettuun soittimeen.
   • vastaukset vaihtelevat, mutta useimmat sanovat, että valmistettu laite tarjosi tarkempia mittauksia ja oli helpompi käyttää. Nämä kaksi laitetta olivat samanlaisia, koska ne molemmat kelluivat ylös tai alas riippuen käytetystä nestemäisestä aineesta.

1. havaitsitko tislatun veden arvoksi 1 000? Jos ei, niin miksi?
   • vesi oli huoneenlämpöistä ja arvoksi annetaan 1 000, kun vesi on 60° F. pieniä eroja on voitu havaita.

1. luuletteko, että vesijohtoveden tai sadeveden ominaispaino olisi sama kuin tislatun veden? Miksi tai miksi ei?
   • vesijohtovedessä on mineraaleja, toisin kuin tislatussa vedessä. Demonstroi tämä asettamalla hydrometri näytteeseen jokaisesta erikseen ja pyydä vapaaehtoista lukemaan arvot.

1. suolaisen veden kalat ovat hyvin herkkiä suolapitoisuuden muutoksille. Miten voit seurata vettä varmistaaksesi, että säiliössä on sopiva määrä merisuolaa?
   • tankissa kelluva hydrometri antaa ominaispaino-arvon. Tämän jälkeen on käytettävä erityistä kaaviota, jossa verrataan veden lämpötilaa ja ominaispaino-arvoa suolapitoisuuden määrittämiseksi.

1. aseta esine, joka uppoaa vesilasiin. Mitä tekisit saadaksesi tämän esineen leijumaan?
   • lisätään jokin veden ominaispainoa lisäävä aine, kuten sokeri tai suola.

arviointi: arviointi on käynnissä suullisilla vastauksilla ja kysymysten käsittelyllä.

laatiminen

1. kertoo osallistujille, että heidän ryhmänsä aikoo luoda nestetiheyskolonnin, joka perustuu heidän aiemmin käyttämiensä aineiden mitattuun ominaispainoon.
2. ohjeistaa osallistujia valitsemaan 4 nestettä, joita he haluavat käyttää kolonnin luomiseen, muuta kuin tislattua vettä, ja havainnollistamaan, miltä he luulevat tiheyskolonnin näyttävän.
3. kerro osallistujille, että he jakavat tietonsa ja ehdotetun tiheyden sarakkeen toisen ryhmän kanssa ja selittävät, miksi he luettelevat nesteet kuvaamassaan järjestyksessä ja tukevat sitä tiedoilla.
4. käskekää osallistujia käyttämään 25 mL: n porrastettua sylinteriä tiheyskolonnin luomiseen.
5. ohjeistaa osallistujia kalibroimaan pienen muovisen juomakupin 10 mL: aan kaatamalla kuppiin 10 mL vettä ja merkitsemällä kupin ulkopintaan tason pysyvällä merkintäkynällä.
6. ohjeistaa osallistujia käyttämään aiemmin käytettyjen näytepullojen nesteitä tiheyskolonniensa luomiseen.
7. käskekää osallistujia käyttämään luomaansa muovista mittakuppia, jolla mitataan 10 mL jokaista tiheyskolonnissa käytettävää nestettä.
8. ohjeistaa osallistujia kallistamaan sylinteriä hieman ja kaatamaan kukin neste hitaasti sylinterin kylkeä pitkin kuvaamassaan järjestyksessä alkaen tiheimmästä.
9. kerro osallistujille havainnollistaa 3 x 5 kortti niiden tiheys sarake, kuten he tekivät niiden laskentataulukko, ja näyttää sen vieressä niiden rakennettu sarake.
10. kun kaikki ovat valmiita, käske osallistujia kävelemään ympäri ja katsomaan kaikkien muiden ryhmien tiheyspylväitä varmistamatta, etteivät ne häiritse porrastettuja sylintereitä.
11. ohjeistaa osallistujia tyhjentämään Porrastetun sylinterin sisällön määrättyyn säiliöön ja pesemään porrastetut sylinterit saippualla ja lämpimällä vedellä.

arvio: tiheyskolumnit heijastavat opiskelijoiden ymmärrystä ja suullinen keskustelu paljastaa asioita, jotka olivat oikeita tai joita voitaisiin tulevaisuudessa parantaa.

perustelu

tiheys on käsite, joka on hyvin käsitteellinen ja monet käytännön esimerkit ja kokemukset auttavat lisäämään ymmärrystä. Yleinen harhaluulo on, että tiheys koskee vain kiinteitä aineita, kun itse asiassa se koskee myös nesteitä ja kaasuja. Nesteen tiheyttä veteen verrattuna kutsutaan ominaispainovoimaksi. Nesteiden ominaispaino on mitta, jota käytetään jatkuvasti teollisuudessa, mutta sitä käytetään myös hyvin yleisesti jokapäiväisessä elämässämme auton akun ja jäähdyttimen nesteiden asianmukaisten tasojen tarkistamisesta virtsakokeisiin lääkärin vastaanotolla.

Tiedestandardit

NSES CONTENT STANDARD A: Science as Inquiry

luokka-asteiden 5-8 toiminnan tuloksena kaikkien opiskelijoiden tulisi

• kehittää työkalujen ja tekniikoiden käyttöä, mukaan lukien matematiikka, jota ohjaavat esitetty kysymys ja opiskelijoiden suunnittelemat tutkimukset. Tietokoneiden käyttö todisteiden keräämiseen, tiivistämiseen ja esittämiseen on osa tätä standardia. Opiskelijoiden pitäisi voida käyttää, kerätä, tallentaa, hakea, ja järjestää tietoja, käyttäen laitteita ja ohjelmistoja, jotka on suunniteltu näihin tarkoituksiin.
• perustavat selityksensä siihen, mitä he ovat havainneet, ja kehittäessään kognitiivisia taitoja heidän pitäisi pystyä erottamaan selitys kuvauksesta–tarjoamaan syitä vaikutuksille ja luomaan suhteita näyttöön ja loogiseen argumenttiin perustuen. Tämä standardi edellyttää oppiaineen tietopohjaa, jotta opiskelijat voivat suorittaa tutkimuksia tehokkaasti, koska selitysten kehittäminen luo yhteyksiä tieteen sisällön ja niiden kontekstien välille, joissa opiskelijat kehittävät uutta tietoa.
• ajattele kriittisesti todistusaineistoa, mukaan lukien sen päättäminen, mitä todistusaineistoa tulisi käyttää, ja poikkeavien tietojen huomioon ottaminen. Erityisesti opiskelijoiden pitäisi pystyä tarkistamaan tietoja yksinkertainen kokeilu, tiivistää tiedot, ja muodostaa looginen argumentti syy-seuraus-suhteita kokeilussa. Opiskelijoiden pitäisi alkaa todeta joitakin selityksiä suhteen kahden tai useamman muuttujan.

NSES CONTENT STANDARD B: Fysikaalisessa tieteessä

kaikkien oppilaiden tulisi luokka-asteilla 5-8 tekemänsä toiminnan seurauksena ymmärtää, että

• aineelle on ominaisia ominaisuuksia, kuten tiheys, kiehumispiste ja liukoisuus, jotka kaikki ovat riippumattomia näytteen määrästä. Aineiden seos voidaan usein erottaa alkuperäisiksi aineiksi käyttämällä yhtä tai useampaa ominaispiirrettä.

NSES PROFESSIONAL DEVELOPMENT STANDARD a

luonnontieteiden opettajien ammatillinen kehittäminen edellyttää olennaisten tiedesisältöjen oppimista tutkimuksen näkökulmien ja menetelmien avulla. Opettajien tiedeopiskelukokemusten tulee

• saada opettajat aktiivisesti tutkimaan ilmiöitä, joita voidaan tutkia tieteellisesti, tulkitsemaan tuloksia ja järkeistämään löydöksiä, jotka ovat yhdenmukaisia nykyisin hyväksytyn tieteellisen ymmärryksen kanssa.
• käsittelee tieteen kannalta merkittäviä ja osallistujia kiinnostavia aiheita, tapahtumia, ongelmia tai aiheita.
• tutustuttaa opettajat tieteelliseen kirjallisuuteen, mediaan ja teknisiin voimavaroihin, jotka laajentavat heidän tieteellistä tietoaan ja mahdollisuuksiaan saada lisää tietoa.
• pohjautuvat opettajan nykyiseen luonnontieteelliseen ymmärrykseen, kykyyn ja asenteisiin.
• sisältää jatkuvan pohdinnan tieteen ymmärtämisen prosessista ja tuloksista tutkimuksen kautta.
• rohkaise ja tue opettajia yhteistyöpyrkimyksissä.

NSES ammatillisen kehityksen standardi b

tieteen opettajien ammatillinen kehittäminen edellyttää tieteen, oppimisen, pedagogiikan ja opiskelijoiden tiedon integroimista; se edellyttää myös tämän tiedon soveltamista luonnontieteiden opetukseen. Luonnontieteiden opettajien oppimiskokemusten on

• yhdistettävä ja yhdistettävä kaikki tieteen ja tiedekasvatuksen olennaiset näkökohdat.

parhaat Opetuskäytännöt

oppimisjakso tiedustelu
• Tiedeprosessitaidot

ajankuva

1 1/2 tuntia

valmistelu

1. luodaan suolavesiliuos käyttämällä 35 grammaa kosher-suolaa 1 litraan vettä. Yhdistä 2L pullossa ja ravista voimakkaasti, kunnes suola on liuennut kokonaan.
2. luodaan sokeriliuos kuvatulla tavalla suolavedelle.
3. leikkaa latvat pois 20 Ozista. vesipullot luoda säiliö, joka on 10 cm korkea pohjasta.
4. luo kullekin ryhmälle nestesarja täyttämällä katkaistut vesipullot 1 cm: n päästä. Merkitse jokainen pullo asianmukaisesti pysyvällä merkkiaineella. Settiin tulee kuulua 1 pullo kutakin seuraavaa:
   1. tislattua vettä
   2. suolavettä
   3. sokerivettä
   4. maissisiirappia
   5. öljyä
   6. etikkaa

turvallisuus

Tiheyskolonnit tulee tyhjentää määrättyyn astiaan. Säiliö voidaan pestä ja huuhdella lavuaarissa saippualla ja lämpimällä vedellä.

arviointi

N/A

tieteen selitys

Densometrit ovat kalibroituja, lieriömäisiä lasiputkia, jotka on painotettu lyijylaukauksella tai elohopealla ja joita käytetään nesteen ominaispainon selvittämiseen. Ominaispaino on nesteen tiheyden suhde veden tiheyteen 60 asteessa F. siihen ei liity mittayksiköitä, koska se on vertailu. Esimerkiksi veden tiheys 60 asteessa F on 1 000 g / cm3. Sen ominaispaino on 1 000. Ammoniakin tiheys on .8974 g/cm3. Sen ominaispaino verrattuna veteen on .8974, eli se on kevyempää kuin vesi.

hydrometri lasketaan mittattavan nesteen korkeaan kolonniin, jonka annetaan kellua pystyasennossa. Hydrometristä otetaan lukema siinä kohdassa, jossa nesteen pinta koskettaa lasivartta. Densometrit toimivat Arkhimedeen periaatteen mukaisesti. Kun hydrometri asetetaan korkeaan nestepatsaaseen, neste kohoaa voimalla, joka on verrannollinen syrjäytetyn nesteen painoon. Densometrit kelluvat matalammissa nesteissä ja korkeampitiheyksisissä nesteissä.

on olemassa yleishydrometrejä, mutta eri toimialoilla niiden käyttämien nesteiden ominaispainon vaihteluväli on hyvin pieni. Siksi densometrit on suunniteltu suurille tai pienille arvoille.

Handouts

Liquid Measurement Data Table and Worksheet

Extensions

Activities in Hands-on-Plastics Kit 2 from the American Chemical Council

Leipomot mittaavat taikinansa ominaispainoa laadun ja johdonmukaisuuden varmistamiseksi. Tutkimus muiden alojen oppia, miten ominaispaino on tärkeää, mitä he tekevät.

tutki auton jäähdyttimen toimintaa ja jäätymisenestoaineen merkitystä jäähdyttimessä. Opettele löytämään nesteen ominaispaino niin, että patteri toimii oikein.

oppitunnin toteutusmalli

Lataa oppitunnin toteutusmalli: Word-dokumentti tai PDF-tiedosto

pääoma

yritä vakuuttaa, että kaikki osallistujat ovat osallistuneet ja ilmaisseet ajatuksensa joko suullisesti tai kirjallisin kommentein. Pareittain tai ryhmissä työskenneltäessä pyritään siihen, että ryhmät olisivat mahdollisimman heterogeenisiä ja että ne olisivat herkkiä yksilöiden erityistarpeille.

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