professional development Modules

återgå till Professional Development Module Index
skrivarvänlig Version

specifik vikt: den relativa densiteten av vätskor

betyg: 5-8
författare: Joyce Brumberger
Visa Studentlektionsplan

Abstrakt

Modulbeskrivning

som ett resultat av den professionella utvecklingsleverantören-genomförd modul kommer deltagarna att lära sig genom att skapa en ny modul för att deras handgjorda hydrometrar, hur en hydrometer fungerar och vad den mäter. Med hjälp av deras hydrometrar bestämmer de de relativa skillnaderna i vätskans specifika vikt och jämför dessa värden med de som erhålls från en kommersiellt tillverkad hydrometer. Baserat på deras resultat kommer deltagarna att skapa sin egen vätsketäthetskolonn. Deltagarna kommer att utforma en lektion som de kan genomföra i sitt eget klassrum.

mål

• deltagarna kommer att lära sig termen specifik vikt
• deltagarna kommer att lära sig funktionen för en hydrometer
• deltagarna kommer att lära sig specifik vikt för olika ämnen
• deltagarna kommer att kunna konstruera en hydrometer
• deltagarna kommer att kunna bestämma den relativa specifika vikten för olika vätskor
• deltagarna kommer att kunna skapa en vägleda sina egna elever i utformningen och genomförandet av ett experiment

Material

engagemang

• korta Klippvideor som beskrivs i Förlovningsfas

utforskning och utarbetande

• 20 oz vattenflaskor med toppar avskurna, 1 för varje vätska som används, 7 flaskor/set – 1 set/grupp
• 2 2-L flaska
• 3 oz. plast drickskoppar
• destillerat vatten
• Kosher salt
• socker
• majssirap
• isopropylalkohol (köpt på apotek)
• vinäger
• välj en olja: majsolja, olivolja, babyolja

material för hydrometer: Att göras av varje deltagare

• dricksstrån
• permanenta markörer – 2 olika färger
• små naglar för att passa inuti halm
• linjal
• Plasticine eller blu-tac
• sax

• 25 mL graderad cylinder
• pappershanddukar
• 3 x 5 indexkort
• universella hydrometrar, 1 för varje grupp (Nasco Science, 1-800 – 558-9595 – punkt #sb16439m /$7.40 vardera) (hydrometer kan delas mellan grupper om det behövs)
• glas-eller plastbehållare för bortskaffande av vätskor i täthetskolonner

förklaring

• hydrometrar av olika typer för:
  • Saltvattentankar – köp i djuraffär eller online vetenskapskatalog
  • bilbatterier – bildelar butik, Wal-Mart, K-Mart
  • frostskyddsmedel i bilradiatorer – bildelar butik, Wal-Mart, K-Mart
• kranvatten
• regnvatten

procedurer

engagemang

visa en video av någon försöker starta bilen, men batteriet är dött eller vidarebefordra en historia om hur det är.

fråga deltagarna, ” har du någonsin haft en liknande upplevelse?”De flesta kommer att säga ja. Fråga deltagarna, ” vet du hur du kontrollerar bilens batteri för att försäkra dig om att det är i gott skick?”Svaren kommer att variera.

Spela upp videoklippet som visar hur du använder en enhet för att kontrollera vätskenivåerna i ett bilbatteri. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

bedömning: bedömningen pågår med verbala svar från deltagarna.

Exploration

1. instruera deltagarna att de ska göra en enhet för att bestämma relativ densitet av olika vätskor.
2. dela deltagarna i grupper om tre och ge de material som är nödvändiga för varje deltagare att göra en hydrometer. Ge varje grupp en avskuren vattenflaska nästan fylld till toppen med destillerat vatten.
3. instruera deltagarna att mäta och klippa halmen till en längd av 10 cm.
4. instruera deltagarna att göra en liten boll med plasticinen och försegla ena änden av halmen så att den är vattentät.
5. instruera deltagarna att placera två spikar, peka sidan ner i halmen.
6. instruera deltagarna att placera halmen i vattnet för att kontrollera om det flyter rakt upp och ner. Om inte, instruera dem att lägga till en spik i taget tills i gör. Om halmen träffar botten av flaskan, tillsätt antingen mer vatten eller trimma halmens längd.
7. instruera deltagarna att använda en permanent markör och markera var vattenytan berör halmens sida.
8. instruera deltagarna att försiktigt torka halmen torr med en pappershandduk och göra en distinkt tunn linje för vattenmärket.
9. instruera deltagarna att använda en annan färgad markör och använda den skarpa spetsen av markören gör märken varje 2 mm på vardera sidan av vattenmarkeringslinjen för totalt 7 markeringar på vardera sidan av vattenlinjen.
10. förse varje grupp med en uppsättning provvätskor som ska testas och instruera deltagarna att de var och en ska använda sitt eget instrument för att testa de olika vätskorna.
11. berätta för deltagarna att vattenlinjevärdet är 1,0 och att varje märke har ett värde på .2. Om den flytande ytlinjen är mellan linjerna när hydrometern flyter i flaskan, berätta för dem att uppskatta efter bästa förmåga.
12. berätta för deltagarna att mätningarna endast kommer att återspegla små skillnader, men att göra sitt bästa och att registrera sina resultat.
13. berätta för deltagarna att försiktigt torka halmen mellan vätskor.
14. instruera deltagare i varje grupp att dela sina data inom gruppen efter att alla har slutfört mätningen.
15. berätta för deltagarna att illustrera och märka en täthetskolumn i kalkylbladet baserat på de insamlade uppgifterna. Den tätaste substansen anges på botten, minst tät på toppen. Om det finns mer än en vätska med samma densitet, lista dem tillsammans.
16. berätta för varje grupp att du ska förse dem med ett instrument som tillverkades och att använda det på samma sätt som deras halmanordning.
17. instruera dem att läsa och registrera värdena från instrumentet för var och en av vätskorna. Påminn dem att försiktigt torka det torrt mellan vätskor.
18. berätta för deltagarna att illustrera och märka en andra täthetskolumn på deras kalkylblad baserat på det tillverkade instrumentet. Den tätaste substansen anges på botten, minst tät på toppen. Om det finns mer än en vätska med samma densitet, lista dem tillsammans.

bedömning: bedömningen pågår när deltagarna arbetar tillsammans, registrerar data och diskuterar resultat med varandra.

förklaring

fråga deltagarna följande frågor:

1. vad var din erfarenhet när du arbetade med instrumentet du gjorde?
   • svaren kommer att variera, men de flesta kommer att finna att det var svårt att få en noggrann mätning. Vissa kan diskutera svårigheter de hade med instrumentet att hålla sig upprätt eller annat felaktigt beteende.

1. Jämför och kontrastera erfarenheten av att arbeta med det tillverkade instrumentet.
   • svaren kommer att variera, men de flesta kommer att säga att den tillverkade enheten gav mer exakta mätningar och var lättare att använda. De två instrumenten var likartade eftersom de båda flöt upp eller ner beroende på det använda flytande ämnet.

1. Vad heter det här instrumentet och vad mäter det exakt?
   • instrumentet är en hydrometer och dess funktion är att bestämma ämnets specifika vikt.

1. vad är specifik vikt?
   • specifik vikt liknar densiteten hos ett ämne, men det har inga måttenheter. Detta beror på att Specifik gravitation är en jämförelse av densiteten hos ett ämne till densiteten av vatten. Vattnets specifika gravitation ges värdet 1.000 när vattnets temperatur är 60 kg F.

1. hittade du värdet av destillerat vatten för att vara 1.000? Om inte, varför?
   • vattnet var vid rumstemperatur och värdet av 1.000 anges när vattnet är 60 kcal F. små skillnader kan ha setts.

1. tror du att den specifika vikten av kranvatten eller regnvatten skulle vara densamma som destillerat vatten? Varför eller varför inte?
   • kranvatten har mineraler i det, till skillnad från destillerat vatten. Demonstrera detta genom att placera hydrometern i ett prov av var och en separat och låt en volontär komma upp för att läsa värdena.

1. tror du att den specifika vikten av mjölk och skummjölk kommer att vara densamma?
   • den specifika gravitationen är inte densamma på grund av fettinnehållet i mjölken. Det finns dock många komponenter i mjölk och fettinnehållet måste bestämmas med andra metoder.

1. kom täthetskolumnen du skapade ut på samma sätt som din illustration?
   • svaren varierar, men ett vanligt problem är att vissa ämnen blandas ihop som saltvatten och sockervatten eller alkohol. Detta är ett bra exempel som senare kan leda till diskussion om lösningar.

1. har du sett eller kan du tänka på platser där hydrometrar används?
   • efter att ha sett videon kommer deltagarna att svara att hydrometrar används för att kontrollera bilbatterier. Hydrometrar används också för att kontrollera frostskyddsnivån i bilradiatorer, saltvattentankar, vin-och öltillverkning, testning av mjölk och för specifika behov i många andra branscher. När de får ett urintest på läkarmottagningen ger urinremsorna ett specifikt tyngdvärde. Det normala intervallet är mellan 1.020 -1.030. Värden högre eller lägre än det kan indikera att kroppen inte fungerar normalt och läkaren kan börja göra andra tester för att göra en korrekt diagnos.
   • Visa prover av andra hydrometrar som samlades in för denna lektion.

1. saltvattenfisk är mycket känsliga för förändringar i salthalt. Hur kan du övervaka vattnet för att försäkra rätt mängd havssalt är i tanken?
   • en hydrometer som flyter i tanken ger ett specifikt gravitationsvärde. Du måste sedan använda ett speciellt diagram som jämför vattnets temperatur och det specifika gravitationsvärdet för att hitta salthalten.

1. placera ett föremål som sjunker i ett vattenglas. Vad skulle du göra för att få det här objektet att flyta?
   • Lägg till något av de ämnen som ökade den specifika vikten av vatten som socker eller salt.

bedömning: bedömning pågår med muntliga svar och diskussion av frågor.

utarbetande

1. berätta för deltagarna att deras grupp kommer att skapa en vätsketäthetskolonn baserad på den uppmätta specifika vikten av de ämnen som de tidigare använde.
2. instruera deltagarna att välja 4 vätskor som de vill använda för att skapa kolumnen, annat än destillerat vatten, och illustrera hur de tror att täthetskolonnen kommer att se ut.
3. berätta för deltagarna att dela sina data och föreslagna täthetskolumn med en annan grupp och förklara deras skäl för att lista vätskorna i den ordning de illustrerade stöder den med data.
4. berätta för deltagarna att använda 25 mL graderad cylinder för att skapa sin täthetskolonn.
5. instruera deltagarna att kalibrera en liten plastdryckkopp för 10 mL genom att hälla 10 mL vatten i koppen och markera nivån på utsidan av koppen med en permanent märkpenna.
6. instruera deltagarna att använda vätskorna i provtagningsflaskorna som tidigare använts för att skapa täthetskolumner.
7. berätta för deltagarna att använda plastmätkoppen de skapade för att mäta 10 mL av varje vätska som ska användas i täthetskolonnen.
8. instruera deltagarna att luta cylindern något och långsamt hälla varje vätska ner på sidan av cylindern i den ordning de illustrerade, med början med den tätaste.
9. berätta för deltagarna att illustrera på ett 3 x 5-kort deras täthetskolumn, som de gjorde på sitt kalkylblad och visa det bredvid sin konstruerade kolumn.
10. när alla är färdiga, berätta för deltagarna att gå runt och se täthetskolumner för alla andra grupper, var noga med att inte störa de graderade cylindrarna.
11. instruera deltagarna att tömma innehållet i den graderade cylindern i den avsedda behållaren och tvätta de graderade cylindrarna med tvål och varmt vatten.

bedömning: täthetskolumnerna kommer att återspegla studentförståelse och muntlig diskussion kommer att avslöja saker som var korrekta eller som kan förbättras i framtiden.

Rationale

densitet är ett koncept som är mycket konceptuellt och många praktiska exempel och erfarenheter bidrar till att främja bättre förståelse. En vanlig missuppfattning är att densitet endast gäller fasta ämnen när det faktiskt gäller vätskor och gaser också. Tätheten hos en vätska jämfört med vatten kallas specifik gravitation. Specifik vikt av vätskor är ett mått som ständigt används i industrin, men det används också mycket vanligt i vår vardag från att kontrollera korrekta nivåer av bilbatteri och radiatorvätskor till urinprov på läkarmottagningen.

Vetenskapsstandarder

NSES INNEHÅLLSSTANDARD A: Vetenskap som förfrågan

som ett resultat av aktiviteter i betyg 5-8 ska alla studenter

• utveckla användningen av verktyg och tekniker, inklusive matematik, som kommer att styras av frågan och undersökningarna studenter designar. Användningen av datorer för insamling, sammanfattning och visning av bevis är en del av denna standard. Eleverna ska kunna komma åt, samla, lagra, hämta och organisera data, med hjälp av hårdvara och mjukvara avsedd för dessa ändamål.
• basera sin förklaring på vad de observerade, och när de utvecklar kognitiva färdigheter bör de kunna skilja förklaring från beskrivning-ge orsaker till effekter och upprätta relationer baserade på bevis och logiskt argument. Denna standard kräver en ämneskunskapsbas så att eleverna effektivt kan genomföra undersökningar, eftersom utvecklande förklaringar skapar samband mellan vetenskapens innehåll och de sammanhang inom vilka eleverna utvecklar ny kunskap.
• Tänk kritiskt på bevis, inklusive att bestämma vilka bevis som ska användas och redovisa avvikande data. Specifikt ska eleverna kunna granska data från ett enkelt experiment, sammanfatta data och bilda ett logiskt argument om orsak-och-effekt-relationerna i experimentet. Eleverna bör börja ange några förklaringar när det gäller förhållandet mellan två eller flera variabler.

NSES innehåll STANDARD B: Fysisk vetenskap

som ett resultat av deras aktiviteter i betyg 5-8 bör alla elever utveckla en förståelse för att

• ett ämne har karakteristiska egenskaper, såsom densitet, kokpunkt och löslighet, som alla är oberoende av provmängden. En blandning av ämnen kan ofta separeras i de ursprungliga ämnena med hjälp av en eller flera av de karakteristiska egenskaperna.

NSES PROFESSIONAL DEVELOPMENT STANDARD A

professionell utveckling för lärare i naturvetenskap kräver lärande viktigt vetenskapligt innehåll genom perspektiv och metoder för undersökning. Science learning experiences for teachers must

• involvera lärare i att aktivt undersöka fenomen som kan studeras vetenskapligt, tolka resultat och förstå resultat som överensstämmer med för närvarande accepterad vetenskaplig förståelse.
• ta upp frågor, händelser, problem eller ämnen som är viktiga inom vetenskapen och av intresse för deltagarna.
• introducera lärare till vetenskaplig litteratur, media och tekniska resurser som utökar sin vetenskapliga kunskap och deras förmåga att få tillgång till ytterligare kunskap.
• Bygg på lärarens nuvarande vetenskapliga förståelse, förmåga och attityder.
• införliva pågående reflektion över processen och resultaten av att förstå vetenskap genom undersökning.
• uppmuntra och stödja lärare i arbetet med att samarbeta.

NSES PROFESSIONAL DEVELOPMENT STANDARD B

professionell utveckling för naturvetenskapliga lärare kräver integrering av kunskap om vetenskap, lärande, pedagogik och studenter; det kräver också att denna kunskap tillämpas på naturvetenskaplig undervisning. Lärande erfarenheter för lärare i naturvetenskap måste

• ansluta och integrera alla relevanta aspekter av vetenskap och naturvetenskap utbildning.

bästa undervisningspraxis

• inlärningscykel
• förfrågan
• Science Process Skills

tidsram

1 1/2 timmar

förberedelse

1. skapa en saltvattenlösning genom att använda 35 gram koshersalt till 1 liter vatten. Kombinera i 2L-flaskan och skaka kraftigt tills saltet är helt upplöst.
2. skapa en sockerlösning som beskrivs för saltvattnet.
3. klipp av topparna från 20 oz. vattenflaskor för att skapa en behållare som är 10 cm hög från botten.
4. skapa en uppsättning vätskor för varje grupp genom att fylla de avskurna vattenflaskorna 1 cm från toppen. Märk varje flaska på lämpligt sätt med en permanent markör. Satsen bör innehålla 1 flaska av var och en av följande:
   1. destillerat vatten
   2. saltvatten
   3. sockervatten
   4. majssirap
   5. isopropylalkohol
   6. olja
   7. vinäger

säkerhet

täthetskolonner ska tömmas i en utsedd Behållare. Behållaren kan tvättas och sköljas i diskbänken med tvål och varmt vatten.

bedömning

N/a

förklaring av vetenskap

hydrometrar är kalibrerade, cylindriska glasrör som viktas med blyskott eller kvicksilver och används för att hitta vätskans specifika vikt. Specifik gravitation är förhållandet mellan densiteten hos en vätska jämfört med densiteten av vatten vid 60 grader F. Det finns inga måttenheter associerade med det eftersom det är en jämförelse. Till exempel är densiteten av vatten vid 60 grader F 1.000 g/cm3. Dess specifika vikt är 1.000. Tätheten av ammoniak är .8974 g / cm3. Dess specifika gravitation jämfört med vatten är .8974, vilket betyder att det är lättare än vatten.

hydrometern sänks ner i en hög kolonn av vätskan som ska mätas och får flyta upprätt. En avläsning tas av hydrometern vid den punkt där vätskans yta berör glasstammen. Hydrometrar fungerar på grundval av Archimedes princip. När hydrometern placeras i en hög kolonn av vätska, är vätskan uppvävt med en kraft som är proportionell mot vikten av den förskjutna vätskan. Hydrometrar flyter lägre i vätskor med låg densitet och högre i vätskor med hög densitet.

det finns universella hydrometrar, men i olika branscher är utbudet av specifik vikt för vätskor de använder mycket liten. Därför är hydrometrar konstruerade för stora värden eller små värden.

Handouts

flytande Mätdatatabell och kalkylblad

Extensions

aktiviteter i Hands-on-Plastics Kit 2 från American Chemical Council

bagerier mäter den specifika vikten av deras smet för att säkerställa kvalitet och konsistens. Forskning andra branscher att lära sig hur specifik vikt är viktigt i vad de gör.

Undersök hur en bilradiator fungerar och vikten av frostskyddsmedel i kylaren. Lär dig hur du hittar vätskans specifika vikt så att radiatorn fungerar korrekt.

Lektionsimplementeringsmall

hämta Lektionsimplementeringsmall: Word-dokument eller PDF-fil

Equity

försök att försäkra dig om att alla deltagare har deltagit och uttryckt sina tankar antingen muntligt eller genom skriftliga kommentarer. När du arbetar i par eller grupper försöker du göra grupperna så heterogena som möjligt känsliga för individernas specifika 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