module de dezvoltare profesională

reveniți la indicele modulului de dezvoltare profesională
versiune prietenoasă cu imprimanta

greutate specifică: Densitatea relativă a lichidelor

grade: 5-8
autor: Joyce Brumberger
vizualizați planul de lecție al elevului

rezumat

descrierea modulului

ca urmare a modulului realizat de furnizorul de dezvoltare profesională, participanții vor învăța hidrometrele lor realizate manual, modul în care funcționează un hidrometru și ce măsoară. Folosind hidrometrele lor, vor determina diferențele relative de greutate specifică a lichidelor și vor compara aceste valori cu cele obținute dintr-un hidrometru fabricat comercial. Pe baza constatărilor lor, participanții își vor crea propria coloană de densitate a lichidului. Participanții vor proiecta o lecție pe care o pot implementa în propria clasă.

obiective

• participanții vor învăța termenul greutate specifică
• participanții vor învăța funcția unui hidrometru
• participanții vor învăța gravitatea specifică a diferitelor substanțe
• participanții vor putea construi un hidrometru
• participanții vor putea determina greutatea specifică relativă a diferitelor lichide
• participanții vor putea crea o coloană de densitate lichidă
• participanții vor produce un plan de lecție pentru a ghid propriile lor studenți în proiectarea și punerea în aplicare a unui experiment

materiale

angajament

• clipuri video scurte așa cum este descris în faza de angajament

explorare și elaborare

• 20 oz sticle de apă cu vârfuri tăiate, 1 pentru fiecare lichid utilizat, 7 sticle/set – 1 set/grup
• 2 2-l flacon
• 3 oz. pahare de plastic
• apă distilată
• sare Kosher
• zahăr
• sirop de porumb
• alcool izopropilic (achiziționat la farmacie)
• oțet
• selectați un ulei: ulei de porumb, ulei de măsline, ulei pentru Bebeluși

materiale pentru hidrometru: A se face de către fiecare participant

• paie de băut
• markere permanente – 2 culori diferite
• cuie mici pentru a se potrivi în interiorul paie
• riglă
• plastilină sau blu-tac
• Foarfece

• 25 ml cilindru gradat
• prosoape de hârtie
• 3 x 5 carduri index
• , 1 pentru fiecare grup (nasco Science, 1-800 – 558-9595 – item #sb16439m /$7.40 fiecare) (hidrometrul poate fi împărțit între grupuri, dacă este necesar)
• recipient de sticlă sau plastic pentru eliminarea lichidelor în coloane de densitate

explicație

• hidrometre de diferite tipuri pentru:
  • rezervoare de apă sărată – cumpărare la magazin de animale de companie sau catalog știință on – line
  • baterii auto-Magazin de piese auto, Wal-Mart, K – Mart
  • antigel în radiatoare auto-Magazin de piese auto, Wal-Mart, K-Mart
• apa de la robinet
• apa de ploaie

proceduri

angajament

arată un videoclip cineva încearcă să pornească mașina, dar bateria este mort sau releu o poveste de ceea ce este ca.

întrebați participanții: „ați avut vreodată o experiență similară?”Majoritatea vor spune da. Întrebați participanții: „știți cum să verificați bateria mașinii dvs. pentru a vă asigura că este în stare bună de funcționare?”Răspunsurile vor varia.

Redați videoclipul care va arăta cum să utilizați un dispozitiv pentru a verifica nivelurile de lichid dintr-o baterie de mașină. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

Evaluare: Evaluarea se desfășoară cu răspunsuri verbale de la participanți.

explorarea

1. instruiește participanții că vor face un dispozitiv pentru a determina densitatea relativă a diferitelor lichide.
2. împărțiți participanții în grupuri de trei și furnizați materialele necesare fiecărui participant pentru a face un hidrometru. Dați fiecărui grup o sticlă de apă tăiată aproape umplută până la vârf cu apă distilată.
3. instruiți participanții să măsoare și să taie paiele la o lungime de 10 cm.
4. instruiți participanții să facă o minge mică cu plastilina și să sigileze un capăt al paiului, astfel încât să fie etanșă la apă.
5. instrui participanții să plaseze două cuie, punctul cu fața în jos în paie.
6. instruiți participanții să plaseze paiul în apă pentru a verifica dacă plutește drept în sus și în jos. Dacă nu, instruiți-i să adauge câte un cui la un moment dat până când nu. Dacă paiul lovește fundul sticlei, fie adăugați mai multă apă, fie tăiați lungimea paiului.
7. instruiți participanții să utilizeze un marker permanent și să marcheze unde suprafața apei atinge partea paiului.
8. instruiți participanții să șteargă ușor paiul uscat cu un prosop de hârtie și să facă o linie subțire distinctă pentru marcajul de apă.
9. instruiți participanții să utilizeze un marker colorat diferit și folosind vârful ascuțit al markerului faceți marcaje la fiecare 2 mm de fiecare parte a liniei de marcare a apei pentru un total de 7 marcaje pe fiecare parte a liniei de apă.
10. furnizați fiecărui grup un set de lichide de probă pentru a fi testate și instruiți participanții că fiecare trebuie să utilizeze propriul instrument pentru a testa diferitele lichide.
11. spune participanților că valoarea liniei de apă este 1.0 și că fiecare marcă are o valoare de .2. Dacă linia de suprafață a lichidului se află între linii atunci când hidrometrul plutește în sticlă, spuneți-le să estimeze cât mai bine capacitatea lor.
12. spuneți participanților că măsurătorile vor reflecta doar mici diferențe, dar să facă tot posibilul și să înregistreze constatările lor.
13. spuneți participanților să șteargă ușor paiele între lichide.
14. instruiți participanții din fiecare grup să își împărtășească datele în cadrul grupului după ce toată lumea a finalizat măsurarea.
15. Pe baza datelor colectate, spuneți participanților să ilustreze și să eticheteze o coloană de densitate pe foaia lor de lucru. Cea mai densă substanță este indicată în partea de jos, cel mai puțin densă în partea de sus. Dacă există mai mult de un lichid de aceeași densitate, enumerați-le împreună.
16. spuneți fiecărui grup că aveți de gând să le furnizați un instrument care a fost fabricat și să îl utilizați în același mod ca dispozitivul lor de paie.
17. instruiți-i să citească și să înregistreze valorile instrumentului pentru fiecare dintre lichide. Amintiți-le să-l ștergeți ușor între lichide.
18. spuneți participanților să ilustreze și să eticheteze o a doua coloană de densitate pe foaia de lucru pe baza instrumentului fabricat. Cea mai densă substanță este indicată în partea de jos, cel mai puțin densă în partea de sus. Dacă există mai mult de un lichid de aceeași densitate, enumerați-le împreună.

Evaluare: Evaluarea este în curs de desfășurare pe măsură ce participanții lucrează împreună, înregistrează date și discută constatările între ei.

explicație

puneți participanților următoarele întrebări:

1. care a fost experiența dvs. când ați lucrat cu instrumentul pe care l-ați realizat?
   • răspunsurile vor varia, dar majoritatea vor constata că a fost dificil să se obțină o măsurare exactă. Unii pot discuta despre dificultățile pe care le-au avut cu instrumentul rămânând în poziție verticală sau alt comportament defectuos.

1. comparați și contrastați experiența de lucru cu instrumentul fabricat.
   • răspunsurile vor varia, dar majoritatea vor spune că dispozitivul fabricat a furnizat măsurători mai precise și a fost mai ușor de utilizat. Cele două instrumente au fost similare, deoarece ambele pluteau în sus sau în jos, în funcție de substanța lichidă utilizată.

1. cum se numește acest instrument și ce măsoară cu exactitate?
   • instrumentul este un hidrometru și funcția sa este de a determina greutatea specifică a unei substanțe.

1. ce este gravitatea specifică?
   • greutatea specifică este similară densității unei substanțe, dar nu are unități de măsură. Acest lucru se datorează faptului că greutatea specifică este o comparație a densității unei substanțe cu densitatea apei. Greutatea specifică a apei este dată la valoarea de 1.000 când temperatura apei este de 60 de metri cubi F.

1. ați găsit valoarea apei distilate de 1.000? Dacă nu, de ce?
   • apa a fost la temperatura camerei și valoarea de 1.000 este dată atunci când apa este de 60 ft F. Este posibil să fi fost observate mici diferențe.

1. credeți că greutatea specifică a apei de la robinet sau a apei de ploaie ar fi aceeași cu apa distilată? De ce sau de ce nu?
   • apa de la robinet are minerale în ea, spre deosebire de apa distilată. Demonstrați acest lucru plasând hidrometrul într-un eșantion din fiecare separat și cereți unui voluntar să vină să citească valorile.

1. credeți că gravitatea specifică a laptelui și a laptelui degresat va fi aceeași?
   • greutatea specifică nu este aceeași din cauza conținutului de grăsime din lapte. Cu toate acestea, există multe componente ale laptelui, iar conținutul de grăsime trebuie determinat prin alte metode.

1. coloana de densitate pe care ați creat-o a ieșit la fel ca ilustrația voastră?
   • răspunsurile vor varia, dar o problemă comună este că unele substanțe amestecate, cum ar fi apa sărată și apa cu zahăr sau alcoolul. Acesta este un bun exemplu care poate duce ulterior la discutarea soluțiilor.

1. ați văzut sau vă puteți gândi la locurile în care sunt utilizate hidrometre?
   • după ce au văzut videoclipurile, participanții vor răspunde că hidrometrele sunt folosite pentru a verifica bateriile auto. Hidrometrele sunt, de asemenea, utilizate pentru verificarea nivelului de antigel în radiatoarele auto, rezervoarele de pește cu apă sărată, fabricarea vinului și a berii, testarea laptelui și pentru nevoile specifice din multe alte industrii. Când primesc un test de urină la cabinetul medicului, benzile de urină oferă o valoare specifică a gravitației. Intervalul normal este între 1.020 -1.030. Valorile mai mari sau mai mici decât acestea pot indica faptul că organismul nu funcționează normal și medicul poate începe să facă alte teste pentru a face un diagnostic adecvat.
   • arată mostre de alte hidrometre care au fost colectate pentru această lecție.

1. peștii de apă sărată sunt foarte sensibili la schimbările de salinitate. Cum puteți monitoriza apa pentru a vă asigura că cantitatea adecvată de sare oceanică este în rezervor?
   • un hidrometru plutind în rezervor va oferi o valoare de greutate specifică. Apoi, trebuie să utilizați o diagramă specială care compară temperatura apei și valoarea gravitației specifice pentru a găsi nivelul de salinitate.

1. Plasați un obiect care se scufundă într-un pahar cu apă. Ce ai face pentru a face acest obiect să plutească?
   • adăugați oricare dintre substanțele care au crescut greutatea specifică a apei, cum ar fi zahărul sau sarea.

Evaluare: Evaluarea este în curs de desfășurare cu răspunsuri orale și discuții de întrebări.

elaborarea

1. spuneți participanților că grupul lor va crea o coloană de densitate lichidă pe baza greutății specifice măsurate a substanțelor cu care au folosit anterior.
2. instruiți participanții să selecteze 4 lichide pe care doresc să le utilizeze pentru a crea coloana, altele decât apa distilată, și să ilustreze cum cred ei că va arăta coloana de densitate.
3. spuneți participanților să își împărtășească datele și coloana de densitate propusă cu un alt grup și să explice motivele pentru listarea lichidelor în ordinea în care au ilustrat susținerea acestora cu date.
4. spuneți participanților să utilizeze cilindrul gradat de 25 mL pentru a-și crea coloana de densitate.
5. instruiți participanții să calibreze o ceașcă mică de băut din plastic pentru 10 mL turnând 10 mL de apă în ceașcă și marcând nivelul din exteriorul cupei cu un stilou permanent de marcare.
6. instruiți participanții să utilizeze lichidele din sticlele de prelevare utilizate anterior pentru a-și crea coloanele de densitate.
7. spuneți participanților să utilizeze paharul de măsurare din plastic pe care l-au creat pentru a măsura 10 mL din fiecare lichid care urmează să fie utilizat în coloana de densitate.
8. instruiți participanții să încline ușor cilindrul și să toarne încet fiecare lichid pe partea laterală a cilindrului în ordinea în care au ilustrat, începând cu cea mai densă.
9. spuneți participanților să ilustreze pe o carte de 3 x 5 coloana lor de densitate, așa cum au făcut-o pe foaia de lucru și să o afișeze lângă coloana lor construită.
10. când toată lumea este finalizată, spuneți participanților să se plimbe și să vizualizeze coloanele de densitate ale tuturor celorlalte grupuri, fiind siguri că nu vor deranja Cilindrii gradați.
11. instruiți participanții să golească conținutul cilindrului gradat în recipientul desemnat și să spele Cilindrii gradați cu săpun și apă caldă.

evaluare: coloanele de densitate vor reflecta înțelegerea elevilor și discuțiile orale vor dezvălui lucruri care au fost corecte sau care ar putea fi îmbunătățite în viitor.

rațiunea

densitatea este un concept foarte conceptual și multe exemple și experiențe practice ajută la promovarea unei mai bune înțelegeri. O concepție greșită obișnuită este că densitatea se aplică numai solidelor atunci când, de fapt, se aplică și lichidelor și gazelor. Densitatea unui lichid în comparație cu apa se numește greutate specifică. Greutatea specifică a lichidelor este o măsură utilizată în mod constant în industrie, dar este, de asemenea, utilizată foarte frecvent în viața noastră de zi cu zi, de la verificarea nivelurilor adecvate ale bateriei auto și a fluidelor radiatorului până la testele de urină la cabinetul medicului.

standarde științifice

standardul de conținut NSES a: Știința ca anchetă

ca urmare a activităților din clasele 5-8, toți elevii ar trebui

• să dezvolte utilizarea instrumentelor și tehnicilor, inclusiv matematica, care va fi ghidată de întrebarea pusă și de investigațiile pe care elevii le proiectează. Utilizarea computerelor pentru colectarea, rezumatul și afișarea dovezilor face parte din acest standard. Elevii ar trebui să poată accesa, aduna, stoca, prelua și organiza date, folosind hardware și software concepute în aceste scopuri.
• își bazează explicația pe ceea ce au observat și, pe măsură ce dezvoltă abilități cognitive, ar trebui să poată diferenția explicația de descriere-oferind cauze pentru efecte și stabilind relații bazate pe dovezi și argumente logice. Acest standard necesită o bază de cunoștințe în materie, astfel încât elevii să poată efectua în mod eficient investigații, deoarece dezvoltarea explicațiilor stabilește conexiuni între conținutul științei și contextele în care elevii dezvoltă noi cunoștințe.
• gândiți-vă critic la dovezi, inclusiv să decideți ce dovezi ar trebui utilizate și să contabilizați datele anormale. Mai exact, elevii ar trebui să poată revizui datele dintr-un experiment simplu, să rezume datele și să formeze un argument logic despre relațiile cauză-efect din experiment. Elevii ar trebui să înceapă să precizeze câteva explicații în ceea ce privește relația dintre două sau mai multe variabile.

standardul de conținut NSES B: Ca urmare a activităților lor în clasele 5-8, toți elevii ar trebui să dezvolte o înțelegere că

• o substanță are proprietăți caracteristice, cum ar fi densitatea, punctul de fierbere și solubilitatea, toate acestea fiind independente de cantitatea eșantionului. Un amestec de substanțe poate fi adesea separat în substanțele originale folosind una sau mai multe dintre proprietățile caracteristice.

NSES standard de dezvoltare profesională a

dezvoltarea profesională pentru profesorii de știință necesită învățarea conținutului științific esențial prin perspectivele și metodele de anchetă. Experiențele de învățare științifică pentru profesori trebuie să implice profesorii în investigarea activă a fenomenelor care pot fi studiate științific, interpretarea rezultatelor și înțelegerea rezultatelor în concordanță cu înțelegerea științifică acceptată în prezent.

standardul de dezvoltare profesională NSES b

dezvoltarea profesională pentru profesorii de științe necesită integrarea cunoștințelor de știință, învățare, pedagogie și studenți; necesită, de asemenea, aplicarea acestor cunoștințe la predarea științei. Experiențele de învățare pentru profesorii de știință trebuie să conecteze și să integreze toate aspectele pertinente ale științei și educației științifice.

cele mai bune practici de predare

• ciclul de învățare
• anchetă
• abilități de proces științific

interval de timp

1 1/2 ore

preparare

1. creați o soluție de apă sărată folosind 35 de grame de sare kosher la 1 L de apă. Combinați în sticla de 2L și agitați puternic până când sarea este dizolvată complet.
2. creați o soluție de zahăr așa cum este descris pentru apa sărată.
3. taie vârfurile de pe 20 oz. sticle de apă pentru a crea un recipient care are o înălțime de 10 cm de jos.
4. creați un set de lichide pentru fiecare grup prin umplerea sticlelor de apă tăiate la 1 cm de sus. Etichetați fiecare flacon în mod corespunzător cu un marker permanent. Setul trebuie să includă 1 flacon din fiecare dintre următoarele:
   1. apă distilată
   2. apă sărată
   3. apă cu zahăr
   4. sirop de porumb
   5. alcool izopropilic
   6. ulei
   7. oțet

siguranță

coloanele de densitate trebuie golite într-un recipient desemnat. Containerul poate fi spălat și clătit în chiuvetă cu săpun și apă caldă.

evaluare

N/A

explicarea științei

Hidrometrele sunt calibrate, tuburi cilindrice de sticlă care sunt ponderate cu plumb sau mercur și sunt utilizate pentru a găsi greutatea specifică a unui lichid. Greutatea specifică este raportul dintre densitatea unui lichid în comparație cu densitatea apei la 60 de grade F. Nu există unități de măsură asociate cu acesta, deoarece este o comparație. De exemplu, densitatea apei la 60 de grade F este de 1.000 g/cm3. Greutatea sa specifică este de 1.000. Densitatea amoniacului este .8974 g / cm3. Greutatea sa specifică în comparație cu apa este .8974, ceea ce înseamnă că este mai ușor decât apa.hidrometrul este coborât într-o coloană înaltă a lichidului pentru a fi măsurat și lăsat să plutească în poziție verticală. O citire este scoasă din hidrometru în punctul în care suprafața lichidului atinge tulpina de sticlă. Hidrometrele funcționează pe baza principiului lui Arhimede. Când hidrometrul este plasat într-o coloană înaltă de lichid, lichidul este alimentat de o forță proporțională cu greutatea lichidului deplasat. Hidrometrele plutesc mai jos în lichide de joasă densitate și mai mari în lichide de înaltă densitate.

există hidrometre universale, dar în diverse industrii gama de greutate specifică pentru lichidele pe care le folosesc este foarte mică. Prin urmare, hidrometrele sunt proiectate pentru valori mari sau valori mici.

fișe

tabelul cu date de măsurare a lichidului și foaia de lucru

extensii

activități în kit-ul Hands-on-Plastics 2 de la American Chemical Council

brutăriile măsoară gravitatea specifică a aluatului lor pentru a asigura calitatea și consistența. Cercetați alte industrii pentru a afla cât de importantă este gravitatea specifică în ceea ce fac.

investigați cum funcționează un radiator auto și importanța antigelului în radiator. Aflați cum să găsiți greutatea specifică a fluidului, astfel încât radiatorul să funcționeze corect.

șablon de implementare a Lecției

Descărcați șablonul de implementare a Lecției: Document Word sau fișier PDF

echitate

încercați să vă asigurați că toți participanții au participat și și-au exprimat ideile fie verbal, fie prin comentarii scrise. Când lucrați în perechi sau grupuri, încercați să faceți grupurile cât mai eterogene posibil, fiind sensibile la nevoile specifice ale indivizilor.

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