Moduły rozwoju zawodowego

powrót do indeksu modułu rozwoju zawodowego
Wersja do druku

ciężar właściwy: Gęstość względna cieczy

oceny: 5-8
autor: Joyce Brumberger
Zobacz plan lekcji dla studentów

Streszczenie

opis modułu

w wyniku modułu realizowanego przez dostawcę rozwoju zawodowego, uczestnicy będą uczyć się poprzez tworzenie ręcznie wykonanych lekcji.hydrometry, jak działa hydrometr i co mierzy. Używając swoich hydrometrów, będą określać względne różnice w ciężarze właściwym cieczy i porównywać te wartości z tymi otrzymanymi z komercyjnie produkowanego hydrometru. Na podstawie ich ustaleń uczestnicy stworzą własną kolumnę gęstości cieczy. Uczestnicy zaprojektują lekcję, którą mogą zrealizować we własnej klasie.

cele

• uczestnicy poznają pojęcie ciężaru właściwego
• uczestnicy poznają funkcję hydrometru
• uczestnicy poznają ciężar właściwy różnych substancji
• uczestnicy będą mogli skonstruować hydrometr
• uczestnicy będą mogli określić względny ciężar właściwy różnych cieczy
• uczestnicy będą mogli stworzyć kolumnę gęstości cieczy
• uczestnicy przygotują lekcję planują poprowadzić własnych uczniów w projektowaniu i realizacji eksperymentu

materiały

Zaręczyny

• krótkie klipy wideo opisane w fazie zaręczyn

eksploracja i opracowanie

• 20 oz butelek na wodę z odciętym wierzchołkiem, po 1 na każdą używaną ciecz, 7 butelek/ zestaw – 1 zestaw/Grupa
• 2 butelki 2-L
• 3 oz. plastikowe kubki do picia
• woda destylowana
• sól koszerna
• cukier
• syrop kukurydziany
• alkohol izopropylowy (zakupiony w aptece)
• ocet
• wybierz jeden olej: olej kukurydziany, oliwa z oliwek, olej dla niemowląt

materiały do hydrometru: Do wykonania przez każdego uczestnika

• Słomki do picia
• Markery permanentne – 2 różne kolory
• małe gwoździe mieszczące się wewnątrz słomy
• Linijka
• plastelina lub Blu-tac
• Nożyczki

Wyjaśnienie

• Hydrometry różnych typów do:
  • zbiorniki na słoną wodę – zakup w sklepie zoologicznym lub internetowym katalogu nauki
  • Akumulatory samochodowe – Sklep z częściami samochodowymi, Wal-Mart, K-Mart
  • płyn do chłodnic samochodowych – Sklep z częściami samochodowymi, Wal-Mart, K-Mart
• Woda Z Kranu
• deszczówka

procedury

zaangażowanie

Pokaż film z ktoś próbuje odpalić samochód, ale bateria padła lub przekazać historię o tym, jak to jest.

zapytaj uczestników: „czy kiedykolwiek miałeś podobne doświadczenie?”Większość powie tak. Zapytaj uczestników: „czy wiesz ,jak sprawdzić akumulator w samochodzie, aby upewnić się, że jest w dobrym stanie?”Odpowiedzi będą różne.

Odtwórz klip wideo, który pokaże, jak używać urządzenia do sprawdzania poziomu płynów w akumulatorze samochodowym. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

ocena: trwa ocena z ustnymi odpowiedziami uczestników.

eksploracja

1. poinstruuj uczestników, że stworzą urządzenie do określania gęstości względnej różnych cieczy.
2. podziel uczestników na trzy grupy i dostarcz materiały niezbędne każdemu Uczestnikowi do wykonania hydrometru. Daj każdej grupie odciętą butelkę wody prawie napełnioną do góry wodą destylowaną.
3. poinstruuj uczestników, aby zmierzyli i pokroili słomę na długość 10 cm.
4. poinstruuj uczestników, aby zrobili małą kulkę z plasteliną i zamknęli jeden koniec słomy, aby była wodoszczelna.
5. poinstruuj uczestników, aby umieścili dwa gwoździe, skierowali bok w dół do słomy.
6. poinstruuj uczestników, aby włożyli słomkę do wody, aby sprawdzić, czy pływa prosto w górę iw dół. Jeśli nie, poinstruuj ich, aby dodali jeden gwóźdź na raz, dopóki nie zrobi tego. Jeśli słoma uderza w dno butelki, dodaj więcej wody lub przyciąć długość słomy.
7. poinstruuj uczestników, aby używali trwałego markera i zaznaczali, gdzie powierzchnia wody dotyka strony słomy.
8. poinstruuj uczestników, aby delikatnie wytrzeć słomkę do sucha ręcznikiem papierowym i narysować wyraźną cienką linię znaku wodnego.
9. poinstruuj uczestników, aby używali innego kolorowego znacznika i używając ostrej końcówki znacznika, zaznaczaj co 2 mm po obu stronach linii znaku wodnego, aby uzyskać w sumie 7 oznaczeń po każdej stronie linii wodnej.
10. dostarcz każdej grupie Zestaw próbek płynów do przetestowania i poinstruuj uczestników, aby każdy z nich używał własnego instrumentu do testowania różnych płynów.
11. powiedz uczestnikom, że wartość linii wodnej wynosi 1,0 i że każdy znak ma wartość .2. Jeśli linia powierzchni cieczy znajduje się między liniami, gdy hydrometr unosi się w butelce, powiedz im, aby oszacowali jak najlepiej.
12. powiedz uczestnikom, że pomiary będą odzwierciedlać tylko niewielkie różnice, ale aby zrobić wszystko, co w ich mocy i zapisać swoje wyniki.
13. powiedz uczestnikom, aby delikatnie wytarli słomkę między płynami.
14. poinstruuj uczestników każdej grupy, aby udostępnili swoje dane w grupie po zakończeniu pomiaru.
15. na podstawie zebranych danych powiedz uczestnikom, aby zilustrowali i oznaczyli kolumnę gęstości w swoim arkuszu roboczym. Najgęstsza substancja jest wskazana na dole, najmniej gęsta na górze. Jeśli istnieje więcej niż jedna ciecz o tej samej gęstości, wymień je razem.
16. powiedz każdej grupie, że masz zamiar dostarczyć im instrument, który został wyprodukowany i używać go w taki sam sposób, jak ich urządzenie do słomy.
17. Poleć im odczyt i Zapis wartości z instrumentu dla każdego z płynów. Przypomnij im, aby delikatnie wytrzeć go do sucha między płynami.
18. powiedz uczestnikom, aby zilustrowali i oznaczyli drugą kolumnę gęstości w arkuszu roboczym na podstawie wyprodukowanego instrumentu. Najgęstsza substancja jest wskazana na dole, najmniej gęsta na górze. Jeśli istnieje więcej niż jedna ciecz o tej samej gęstości, wymień je razem.

Ocena: Ocena trwa, ponieważ uczestnicy pracują razem, rejestrują dane i omawiają ze sobą wyniki.

Wyjaśnienie

Zadaj uczestnikom następujące pytania:

1. jakie były Twoje doświadczenia podczas pracy z instrumentem, który zrobiłeś?
   • odpowiedzi będą różne, ale większość z nich stwierdzi, że trudno było uzyskać dokładny pomiar. Niektórzy mogą dyskutować o trudnościach, jakie mieli z instrumentem stojącym w pozycji pionowej lub innym wadliwym zachowaniu.

1. Porównaj i kontrastuj doświadczenie pracy z wyprodukowanym instrumentem.
   • odpowiedzi będą różne, ale większość powie, że wyprodukowane urządzenie zapewniło dokładniejsze pomiary i było łatwiejsze w użyciu. Oba instrumenty były podobne, ponieważ oba pływały w górę lub w dół w zależności od użytej ciekłej substancji.

1. Jak nazywa się ten instrument i co dokładnie mierzy?
   • przyrząd jest hydrometrem, a jego zadaniem jest określenie ciężaru właściwego substancji.

1. co to jest ciężar właściwy?
   • ciężar właściwy jest podobny do gęstości substancji, ale nie ma jednostek miary. Wynika to z faktu, że ciężar właściwy jest porównaniem gęstości substancji z gęstością wody. Ciężar właściwy wody otrzymuje wartość 1.000, gdy temperatura wody wynosi 60° F.

1. czy wartość wody destylowanej wynosi 1.000? Jeśli nie, to dlaczego?
   • woda była w temperaturze pokojowej, a wartość 1.000 jest podawana, gdy woda wynosi 60° F. niewielkie różnice mogły być widoczne.

1. czy uważasz, że ciężar właściwy wody z kranu lub wody deszczowej byłby taki sam jak woda destylowana? Dlaczego lub dlaczego nie?
   • Woda Z Kranu ma w sobie minerały, w przeciwieństwie do wody destylowanej. Zademonstruj to, umieszczając hydrometr w próbce każdego z osobna i poproś wolontariusza, aby odczytał wartości.

1. myślisz, że ciężar właściwy mleka i mleka odtłuszczonego będzie taki sam?
   • ciężar właściwy nie jest taki sam ze względu na zawartość tłuszczu w mleku. Istnieje jednak wiele składników mleka, a zawartość tłuszczu należy określić innymi metodami.

1. czy utworzona przez Ciebie kolumna gęstości wyszła tak samo jak twoja ilustracja?
   • odpowiedzi będą różne, ale częstym problemem jest to, że niektóre substancje zmieszane ze sobą, takie jak słona woda i woda cukrowa lub alkohol. Jest to dobry przykład, który może później prowadzić do dyskusji nad rozwiązaniami.

1. widziałeś lub znasz miejsca, w których używane są hydrometry?
   • po obejrzeniu filmów uczestnicy odpowiedzą, że hydrometry służą do sprawdzania akumulatorów samochodowych. Hydrometry są również używane do sprawdzania poziomu odmrażacza w chłodnicach samochodowych, akwariach ze słoną wodą, produkcji wina i piwa, testowania mleka oraz do konkretnych potrzeb w wielu innych branżach. Kiedy się badanie moczu w gabinecie lekarskim, paski moczu zapewniają wartość ciężaru właściwego. Normalny zakres wynosi od 1.020 -1.030. Wartości wyższe lub niższe niż to może wskazywać, że organizm nie działa normalnie i lekarz może zacząć robić inne testy, aby postawić właściwą diagnozę.
   • Pokaż próbki innych hydrometrów, które zostały zebrane do tej lekcji.

1. ryby słone są bardzo wrażliwe na zmiany zasolenia. Jak możesz monitorować wodę, aby zapewnić odpowiednią ilość soli oceanicznej w zbiorniku?
   • hydrometr pływający w zbiorniku zapewni wartość ciężaru właściwego. Następnie należy użyć specjalnego wykresu, który porównuje temperaturę wody i wartość ciężaru właściwego, aby znaleźć poziom zasolenia.

1. umieść obiekt, który tonie w szklance z wodą. Co byś zrobił, żeby ten obiekt unosił się na powierzchni?
   • Dodaj dowolną substancję, która zwiększyła ciężar właściwy wody, taką jak cukier lub sól.

ocena: trwa ocena z ustnymi odpowiedziami i dyskusją na pytania.

opracowanie

1. poinformuj uczestników, że ich grupa stworzy kolumnę gęstości cieczy na podstawie zmierzonego ciężaru właściwego substancji, z którymi wcześniej pracowali.
2. poinstruuj uczestników, aby wybrali 4 płyny, których chcą użyć do utworzenia kolumny, innej niż woda destylowana, i zilustruj, jak ich zdaniem będzie wyglądać kolumna gęstości.
3. powiedz uczestnikom, aby podzielili się swoimi danymi i proponowaną kolumną gęstości z inną grupą i wyjaśnij powody umieszczenia cieczy w kolejności, w jakiej ją zilustrowali.
4. powiedz uczestnikom, aby użyli cylindra z podziałką 25 mL, aby utworzyć kolumnę gęstości.
5. poinstruuj uczestników, aby skalibrowali mały plastikowy kubek do picia na 10 mL, wlewając 10 mL wody do kubka i zaznaczając poziom Na Zewnątrz kubka trwałym długopisem do znakowania.
6. poinstruuj uczestników, aby używali płynów w butelkach do pobierania próbek używanych wcześniej do tworzenia kolumn gęstości.
7. powiedz uczestnikom, aby użyli plastikowej miarki, którą stworzyli, aby odmierzyć 10 mL każdego płynu, który ma być użyty w kolumnie gęstości.
8. poinstruuj uczestników, aby lekko przechylili cylinder i powoli wlewali każdą ciecz w dół po stronie cylindra w kolejności, którą pokazali, zaczynając od najbardziej gęstej.
9. powiedz uczestnikom, aby zilustrowali na karcie 3 x 5 swoją kolumnę gęstości, tak jak zrobili to na swoim arkuszu roboczym i wyświetlili ją obok skonstruowanej kolumny.
10. kiedy wszyscy zostaną ukończeni, powiedz uczestnikom, aby chodzili i przeglądali kolumny gęstości wszystkich innych grup, upewniając się, że nie zakłócają stopniowanych cylindrów.
11. poinstruuj uczestników, aby opróżnili zawartość cylindra miarowego w wyznaczonym pojemniku i umyli cylindry miarowe mydłem i ciepłą wodą.

ocena: kolumny gęstości będą odzwierciedlać zrozumienie ucznia, a dyskusja ustna ujawni rzeczy, które były poprawne lub które można poprawić w przyszłości.

uzasadnienie

gęstość jest pojęciem bardzo pojęciowym, a wiele praktycznych przykładów i doświadczeń pomaga w lepszym zrozumieniu. Powszechnym błędem jest to, że gęstość dotyczy tylko ciał stałych, gdy w rzeczywistości dotyczy również cieczy i gazów. Gęstość cieczy w porównaniu z wodą nazywa się ciężarem właściwym. Ciężar właściwy cieczy jest miarą stale stosowaną w przemyśle, ale jest również bardzo powszechnie stosowany w naszym codziennym życiu od sprawdzania właściwego poziomu akumulatorów samochodowych i płynów chłodnicowych po badania moczu w gabinecie lekarskim.

standardy naukowe

NSES CONTENT STANDARD A: Science as Inquiry

w wyniku zajęć w klasach 5-8 wszyscy uczniowie powinni

• rozwijać wykorzystanie narzędzi i technik, w tym matematyki, które będą kierować się zadanym pytaniem i projektowaniem badań. Korzystanie z komputerów do zbierania, podsumowania i wyświetlania dowodów jest częścią tego standardu. Uczniowie powinni mieć możliwość dostępu, gromadzenia, przechowywania, pobierania i organizowania danych przy użyciu sprzętu i oprogramowania zaprojektowanego do tych celów.
• opierają swoje wyjaśnienie na tym, co zaobserwowali, a gdy rozwijają umiejętności poznawcze, powinni być w stanie odróżnić Wyjaśnienie od opisu-dostarczając przyczyn skutków i ustanawiając relacje oparte na dowodach i logicznych argumentach. Standard ten wymaga bazy wiedzy przedmiotowej, aby uczniowie mogli skutecznie prowadzić badania, ponieważ opracowywanie wyjaśnień ustanawia powiązania między treścią nauki a kontekstami, w których uczniowie rozwijają nową wiedzę.
• zastanów się krytycznie nad dowodami, w tym decydując, jakie dowody powinny być użyte i biorąc pod uwagę anomalne dane. W szczególności uczniowie powinni być w stanie przejrzeć dane z prostego eksperymentu, podsumować dane i stworzyć logiczny argument na temat związków przyczynowo-skutkowych w eksperymencie. Uczniowie powinni zacząć przedstawiać pewne wyjaśnienia dotyczące relacji między dwiema lub więcej zmiennymi.

NSES CONTENT STANDARD B: Fizyka

w wyniku zajęć w klasach 5-8 wszyscy uczniowie powinni zrozumieć, że

• substancja ma charakterystyczne właściwości, takie jak gęstość, temperatura wrzenia i rozpuszczalność, z których wszystkie są niezależne od ilości próbki. Mieszaninę substancji często można podzielić na substancje pierwotne przy użyciu jednej lub więcej charakterystycznych właściwości.

NSES Professional DEVELOPMENT STANDARD a

rozwój zawodowy nauczycieli przedmiotów ścisłych wymaga poznania podstawowych treści naukowych poprzez perspektywy i metody badań. Nauka doświadczenie dla nauczycieli musi

• angażować nauczycieli w aktywne badanie zjawisk, które mogą być badane naukowo, interpretowanie wyników i nadawanie sensu odkryciom zgodnym z obecnie przyjętym naukowym zrozumieniem.
• poruszaj problemy, wydarzenia, problemy lub tematy istotne w nauce i interesujące dla uczestników.
• zapoznaj nauczycieli z literaturą naukową, mediami i zasobami technologicznymi, które poszerzają ich wiedzę naukową i mają dostęp do dalszej wiedzy.
• opieraj się na obecnym rozumieniu, zdolnościach i postawach nauczyciela.
• Włącz ciągłą refleksję nad procesem i wynikami rozumienia nauki poprzez dochodzenie.
• zachęcaj i wspieraj nauczycieli w wysiłkach na rzecz współpracy.

NSES standard rozwoju zawodowego b

rozwój zawodowy nauczycieli przedmiotów ścisłych wymaga integracji wiedzy z zakresu nauk ścisłych, uczenia się, Pedagogiki i studentów; wymaga również zastosowania tej wiedzy w nauczaniu przedmiotów ścisłych. Doświadczenia edukacyjne dla nauczycieli przedmiotów ścisłych muszą

• łączyć i integrować wszystkie istotne aspekty nauki i edukacji naukowej.

najlepsze praktyki dydaktyczne

• cykl uczenia się
• zapytanie ofertowe
• umiejętności procesu naukowego

ramy czasowe

1 1/2 godziny

przygotowanie

1. Utwórz roztwór słonej wody przy użyciu 35 gramów soli koszernej do 1 L wody. Połącz w butelce 2L i energicznie wstrząsaj, aż sól całkowicie się rozpuści.
2. Utwórz roztwór cukru zgodnie z Opisem dla słonej wody.
3. odetnij topy z 20 oz. butelki z wodą, aby utworzyć pojemnik, który jest 10 cm wysokości od dołu.
4. Utwórz zestaw płynów dla każdej grupy, napełniając odcięte butelki z wodą 1 cm od góry. Oznakuj każdą butelkę odpowiednio trwałym markerem. Zestaw powinien zawierać 1 butelkę każdego z następujących składników:
   1. woda destylowana
   2. woda słona
   3. woda cukrowa
   4. syrop kukurydziany
   5. alkohol izopropylowy
   6. olej
   7. ocet

bezpieczeństwo

kolumny gęstości należy opróżnić w wyznaczonym pojemniku. Pojemnik można myć i spłukiwać w zlewie mydłem i ciepłą wodą.

ocena

N/A

Wyjaśnienie Nauki

Hydrometry są skalibrowanymi, cylindrycznymi szklanymi rurkami, które są ważone śrutem ołowiowym lub rtęcią i służą do znajdowania ciężaru właściwego cieczy. Ciężar właściwy to stosunek gęstości cieczy w porównaniu do gęstości wody przy 60 stopniach F. nie ma jednostek miary z tym związanych, ponieważ jest to porównanie. Na przykład gęstość wody przy 60 stopniach F wynosi 1.000 g / cm3. Jego ciężar właściwy wynosi 1.000. Gęstość amoniaku wynosi .8974 g / cm3. Jego ciężar właściwy w porównaniu do wody jest .8974, co oznacza, że jest lżejszy od wody.

hydrometr jest opuszczany do wysokiej kolumny mierzonej cieczy i pozostawiany do wyprostowania. Odczyt jest usuwany z hydrometru w punkcie, w którym powierzchnia cieczy dotyka szklanej trzonu. Hydrometry działają na zasadzie Archimedesa. Gdy hydrometr jest umieszczony w wysokiej kolumnie cieczy, ciecz jest wypompowywana przez siłę proporcjonalną do masy przemieszczonej cieczy. Hydrometry pływają niżej w cieczach o niskiej gęstości i wyżej w cieczach o wysokiej gęstości.

istnieją uniwersalne hydrometry, ale w różnych gałęziach przemysłu zakres ciężaru właściwego dla cieczy, których używają, jest bardzo mały. Dlatego hydrometry są przeznaczone do dużych lub małych wartości.

materiały informacyjne

Tabela danych pomiaru cieczy i arkusz roboczy

rozszerzenia

działania w Hands-On-Plastics Kit 2 od American Chemical Council

Piekarnie mierzą ciężar właściwy ciasta, aby zapewnić jakość i spójność. Zbadaj inne branże, aby dowiedzieć się, jak ciężar właściwy jest ważny w tym, co robią.

zbadaj, jak działa chłodnica samochodowa i znaczenie środka przeciw zamarzaniu w chłodnicy. Dowiedz się, jak znaleźć ciężar właściwy płynu, aby grzejnik działał prawidłowo.

szablon realizacji lekcji

Pobierz szablon realizacji lekcji: dokument Word lub plik PDF

Equity

Postaraj się upewnić, że wszyscy uczestnicy wzięli udział i wyrazili swoje pomysły ustnie lub pisemnie. Pracując w parach lub grupach staraj się, aby grupy były jak najbardziej heterogeniczne i wrażliwe na specyficzne potrzeby jednostek.

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