Ghi lại diễn biến của quá trình quan sát được bằng hình vẽ hoặc bằng lời vào sơ đồ.
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Giai đoạn 3
- Ghi lại trạng thái của nước và sự thay đổi nhiệt độ vào bảng sau:
Thời gian (phút)
Nhiệt độ (độ C)
Trạng thái của nước
Hãy dự đoán xem điều gì xảy ra khi:
Lấy một ống chứa nước, đậy kín bằng một màng ni lon, sau khi đặt trong “hỗn hợp làm lạnh” được lấy ra và đặt trên bàn (thí nghiệm khi nghiên cứu sự đông đặc).
Vì sao em/nhóm em lại dự đoán như vậy?.
Hoạt động 1: Nhóm em hãy dự đoán xem điều gì xảy ra khi:
Lấy một ống chứa nước, đậy kín bằng một màng ni lon, sau khi đặt trong “hỗn hợp làm lạnh” được lấy ra và đặt trên bàn (thí nghiệm khi nghiên cứu sự đông đặc).
Vì sao nhóm em lại dự đoán như vậy?.
Hoạt động 1: Nhóm em hãy dự đoán xem điều gì xảy ra khi:
Lấy một ống chứa nước, đậy kín bằng một màng ni lon, sau khi đặt trong “hỗn hợp làm lạnh” được lấy ra và đặt trên bàn (thí nghiệm khi nghiên cứu sự đông đặc).
Vì sao nhóm em lại dự đoán như vậy?.
Hoạt động 1: Nhóm em hãy dự đoán xem điều gì xảy ra khi:
Lấy một ống chứa nước, đậy kín bằng một màng ni lon, sau khi đặt trong “hỗn hợp làm lạnh” được lấy ra và đặt trên bàn (thí nghiệm khi nghiên cứu sự đông đặc).
Vì sao nhóm em lại dự đoán như vậy?.
Hoạt động 1: Nhóm em hãy dự đoán xem điều gì xảy ra khi:
Lấy một ống chứa nước, đậy kín bằng một màng ni lon, sau khi đặt trong “hỗn hợp làm lạnh” được lấy ra và đặt trên bàn (thí nghiệm khi nghiên cứu sự đông đặc).
Vì sao nhóm em lại dự đoán như vậy?.
- Các yếu tố nào ảnh hưởng đến sự bay hơi.
- Hãy dùng mũi tên để viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước khi:
Nước đông đặc
Nước bay hơi
Hoạt động 7: Nhóm em hãy chia sẻ kết quả với cả lớp để trả lời các câu hỏi sau:
- Các yếu tố nào đã ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi?
- Hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước trong 2 trường hợp: nước bay hơi và nước ngưng tụ. Từ đó, hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước nói chung.
Hoạt động 7: Nhóm em hãy chia sẻ kết quả với cả lớp để trả lời các câu hỏi sau:
- Các yếu tố nào đã ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi?
- Hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước trong 2 trường hợp: nước bay hơi và nước ngưng tụ. Từ đó, hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước nói chung.
Hoạt động 7: Nhóm em hãy chia sẻ kết quả với cả lớp để trả lời các câu hỏi sau:
- Các yếu tố nào đã ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi?
- Hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước trong 2 trường hợp: nước bay hơi và nước ngưng tụ. Từ đó, hãy viết sơ đồ cho sự chuyển trạng thái của nước nói chung.
a) Hoạt động khởi động
Hoạt động khởi động xuất phát từ chu trình của nước. Trước hết GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, sau đó hoạt động chung toàn lớp để khuyến khích HS nhớ lại các kiến thức đã học cũng như các hiểu biết của mình về chu trình của nước. Các từ để mô tả trạng thái của nước được GV ghi lại trên bảng có thể là:
- Nước ở thể lỏng
- Hơi nước
- Nước ở thể rắn
Chu trình của nước là: nước bay hơi (HS có thể dùng thuật ngữ “bốc hơi”, thuật ngữ này, theo quan niệm của HS có thể mô tả sự “mất đi” của nước – điều này không phù hợp với nguyên lí bảo toàn vật chất), nước ngưng tụ, nước đông đặc (đóng băng), ...
Khi HS mô tả, GV có thể yêu cầu dùng các mũi tên để chỉ sự thay đổi trạng thái cũng như gọi tên các trạng thái đó:
Nước ...... Hơi nước
Hơi nước ...... Nước
Nước ....... Nước đá
Nước đá ....... Nước
Từ đó, dẫn đến hoạt động nghiên cứu “Sự đông đặc và sự nóng chảy”.
GV trình bày mục tiêu bài học và giữ lại mục tiêu đó ở một bên bảng.
b) Hoạt động hình thành kiến thức mới
HĐ 1: Xác định vấn đề nghiên cứu
Từ hoạt động khởi động, câu hỏi đặt ra: Nước chuyển thành nước đá như thế nào và ở nhiệt độ nào thì nước chuyển thành nước đá?
GV yêu cầu HS làm việc cá nhân và ghi vào vở các ý kiến của mình, sau đó các nhóm sẽ thảo luận và trình bày trước lớp. Thực tế dạy học cho thấy, các câu trả lời của các nhóm có thể là:
- Gặp nhiệt độ thấp, nước sẽ đông đặc.
- Nước đông đặc ở 00C.
- Nước từ từ đông đặc thành nước đá.
- Khi gặp nhiệt độ lạnh nước sẽ từ từ thành nước đá.
Các quan niệm chưa đúng của HS như “Ở nhiệt độ thấp nước sẽ đông đặc” sẽ cần được khai thác và quay trở lại nhiều lần khi quan sát thí nghiệm.
Từ trình bày của các nhóm, GV sẽ tổ chức trao đổi toàn lớp và ghi lại các ý kiến thống nhất:
- Nước đông đặc từ từ.
- Nước đông đặc ở 00C.
(Thuật ngữ “từ từ” cho biết quá trình chuyển trạng thái, thuật ngữ “00C” cho biết nhiệt độ chuyển trạng thái).
HĐ 2: Đề xuất phương án thí nghiệm
Câu hỏi nảy sinh: Vậy phương án thí nghiệm nào cho phép biết được điều đó?
HS làm việc theo nhóm, các phương án HS có thể nêu ra:
- Cho ống nghiệm chứa nước, đặt ống nghiệm trong một cốc nước đá. Cho nhiệt kế vào ống nghiệm để quan sát nhiệt độ.
- Đun nóng cốc nước, sau đó để nguội, cho nhiệt kế vào cốc.
- Cho cốc nước vào trong tủ lạnh, sau đó bỏ khỏi tủ lạnh và đọc nhiệt kế.
- Cho đá vào trong cốc nước.
- ...
Các quan niệm này cần được trao đổi, trong quá trình trao đổi, mục tiêu thí nghiệm luôn được nhắc lại “nước đông đặc như thế nào và ở nhiệt độ nào nước đông đặc”, do đó, phương án cho cốc nước vào tủ lạnh một thời gian sẽ không đạt được mục tiêu đề ra (không quan sát được quá trình nước đông đặc), các phương án khác, có thể khai thác vốn sống của HS để loại trừ (như để nước lạnh đi hoặc nguội đi nó sẽ thành nước đá, ...).
Đến đây, GV có thể yêu cầu HS đọc cách thức tiến hành thí nghiệm hoặc cho HS xem một đoạn video clip về thí nghiệm làm đông đặc nước, từ đó yêu cầu nêu trình tự tiến hành thí nghiệm:
- Đổ đá đã nghiền nhỏ vào cốc.
- Cho muối vào đá theo tỉ lệ 1/3
- Trộn đều
- Cho ống nghiệm chứa nước vào trong hỗ hợp nước đá và muối
- Đọc giá trị nhiệt độ ban đầu của nước, xác định ĐCNN, GHĐ của nhiệt kế
- Cho nhiệt kế vào nước
- Đọc giá trị nhiệt kế sau mỗi khoảng thời gian 30 giây.
Lưu ý khi hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm:
- Quan sát thí nghiệm để làm rõ thuật ngữ “từ từ” khi thay đổi trạng thái, do đó, cách xác định trạng thái là quan trọng: lỏng, cả lỏng và rắn, rắn. HS cần ghi các trạng thái này vào bảng.
- Cách cầm nhiệt kế và đọc giá trị nhiệt độ.
- Sử dụng ống nghiệm không quá lớn để thời gian nước đông đặc nhanh.
Có thể sẽ có nhóm HS không thành công (nước không chuyển thành nước đá hoàn toàn), khi đó cần thảo luận trên kết quả thu được:
- Do nước trong ống nhiều, chưa đủ thời gian làm nước đông đặc.
- Do nhấc nhiệt kế nhiều lần khi làm thí nghiệm.
- ...
Kết quả thí nghiệm có thể được ghi vào bảng như trong tài liệu học HS nhưng cũng có thể khuyến khích HS dùng hình vẽ như bảng dưới đây:
HĐ 3: Thảo luận toàn lớp về các kết quả thu được:
GV tổ chức thảo luận về tất cả những gì HS quan sát được:
- Điều kiện nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn: 00C
- Trong quá trình nước đông đặc, thể tích của nước đá tăng lên. GV có thể yêu cầu HS đánh dấu mực nước trong ống nghiệm trước khi làm thí nghiệm và sau khi nước đã đông đặc hoàn toàn để so sánh).
- Khi nước đông đặc, bao giờ cũng quan sát thấy các tảng băng nhỏ xuất hiện ở phía trên do thể tích của nó tăng nên khối lượng riêng nhỏ đi.
- Trong suốt quá trình đông đặc nhiệt độ của nước không thay đổi.
- Trong quá trình thí nghiệm, diễn ra cả hiện tượng bay hơi và ngưng tụ của nước, nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu hiện tượng đông đặc.
HĐ 4: Khai thác hiện tượng trong thí nghiệm để nghiên cứu xem hơi nước đến từ đâu
Từ những quan sát của HS: thấy xuất hiện hơi nước bị ngưng tụ ở thành ống nghiệm, chứng tỏ có hơi nước ở ngoài không khí, GV yêu cầu làm việc cá nhân, sau đó làm việc nhóm để tìm nguồn gốc: Do đâu có hơi nước? Hay: Hơi nước này từ đâu ra?
- Từ nước ở sông hồ
- Nước trong sinh hoạt
- Từ cơ thể con người, động vật
- Từ thực vật
- ....
Hoặc cũng có thể khai thác thí nghiệm vừa tiến hành bằng câu hỏi:
Phân tích kết quả quan sát được chứng tỏ có hơi nước (Nước ở trạng thái hơi).
HĐ 5: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự bay hơi
Từ các quan niệm của HS bộc lộ trong HĐ trước, GV khéo léo đưa vào câu hỏi:
- Dự đoán xem các yếu tố nào ảnh hưởng tới sự bay hơi?
- Thí nghiệm nào cho phép kiểm tra điều đó?
Việc đề xuất phương án nhằm rèn cho HS năng lực thực nghiệm: biết khống chế các yếu tố không thực nghiệm, nghiên cứu mối quan hệ của hai yếu tố còn lại:
- Cùng diện tích mặt thoáng, cùng nhiệt độ, khác tốc độ gió.
- Cùng diện tích mặt thoáng, cùng tốc độ gió, khác nhiệt độ
- Cùng nhiệt độ, cùng tốc độ gió, khác diện tích mặt thoáng
Lưu ý rằng kết quả thu được, GV cần yêu cầu HS diễn đạt dựa trên cấu trúc ngôn ngữ so sánh, ví dụ:
- Nước trong bình đặt trên đèn cồn bay hơi nhanh hơn nước ở trong các bình còn lại.
- Nước trong bình đặt chỗ có gió bay hơi nhanh hơn nước trong các bình còn lại.
- ...
Kết thúc HĐ này, GV yêu cầu HS viết cá nhân để trả lời câu hỏi:
HĐ 6: Nghiên cứu sự sôi
Bảng nhiệt độ thu được khi đun sôi nước cần được giữ lại để làm bài tập trong các hoạt động tiếp theo.
c) Hoạt động thực hành
1. Mô tả chu trình của nước
Sơ đồ cho phép làm tương tự giữa sơ đồ và chu trình của nước:
- Đèn đóng vai trò như Mặt Trời.
- Khay kim loại chứa nước muối đóng vai trò như đại dương.
- Bình thủy tinh như các sông hồ
- Bình chứa nước đá là hơi nước ở trên cao gặp nhiệt độ thấp bị đông đặc.
Như vậy, dưới tác dụng của hơi nóng Mặt Trời, nước ở biển và đại dương bay hơi mạnh, lên cao gặp nhiệt độ thấp bị ngưng tụ lại thành nước và trở thành các “tuyết” (nước đá). Đó cũng là nguyên nhân gây ra mưa, nước từ trên cao đổ xuống các sông hồ, nước từ các sông hồ lại đổ ra biển và đại dương.
2. Vẽ và khai thác đồ thị
Câu a và b nhằm rèn kĩ năng vẽ đồ thị. Để thuận tiện cho HS, GV chọn trước một bảng số liệu của một nhóm HS tiến hành thành công thí nghiệm, đồng thời trao đổi về việc chọn tỉ xích thích hợp.
GV vẽ trước đồ thị trên giấy trong, sau khi HS vẽ xong và trao đổi về đồ thị đã vẽ, GV đưa đồ thị đã vẽ trên giấy trong để HS áp vào đồ thị đã vẽ nhằm so sánh và phát hiện những sai sót trong quá trình vẽ.
GV cũng có thể chuẩn bị trước giấy kẻ milimét để HS vẽ đồ thị vào đó.
c. Từ phút thứ 0 đến phút thứ 11, nước tăng nhiệt độ từ 400C đến 1000C. Đường biểu diễn là một đường đi lên.
Từ phút thứ 11 đến phút thứ 15, nhiệt độ của nước luôn là 1000C. Đường biểu diễn là đường nằm ngang, song song với trục hoành.
3. Nhiệt độ và sự thay đổi trạng thái
- HĐ này HS phải biết xác định giá trị của thang đo trên thước đo (nhiệt kế) để xác định nhiệt độ chất lỏng ở phút thứ 10 (-40C).
- HS phải căn cứ vào đặc điểm của sự chuyển trạng thái (trong quá trình nóng chảy hay đông đặc, nhiệt độ của chất không thay đổi) để nhận biết được nhiệt độ của chất giảm theo thời gian và từ phút thứ 3 đến phút thứ 7, nhiệt độ của chất không thay đổi (60C). Như vậy, quá trình đông đặc đã diễn ra kể từ phút thứ 3.
Ở phút thứ 3, chất đó bắt đầu có tồn tại thể rắn.
Từ bảng số liệu, HS nhận biết chất chưa biết tên là Xiclohexan.
Chất
Nhiệt độ đông đặc (0C)
Nhiệt độ sôi (0C)
Nước
0
100
Thủy ngân
-39
357
Xiclohexan
6
80,7
Butan
-135
0,6
4. Sự đông đặc, nóng chảy, sự bay hơi và sự sôi của các chất
a) Sự bay hơi và sự sôi giống nhau và khác nhau ở điểm nào?
Đó là quá trình nước ở thể lỏng chuyển sang thể hơi. Tuy nhiên, sự bay hơi diễn ra trên mặt thoáng của chất lỏng, còn sự sôi diễn ra cả trên mặt thoáng và cả trong lòng chất lỏng. Ta còn gọi đó là sự hóa hơi.
b) Tại sao để đo nhiệt độ của hơi nước đang sôi, người ta dùng nhiệt kế thủy ngân mà không dùng nhiệt kế rượu?
GV cần yêu cầu HS so sánh 3 nhiệt độ sôi của 3 chất:
Nhiệt độ sôi (0C)
Nước
Thủy ngân
Rượu
Từ đó không thể dùng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ của nước đang sôi
c) Để trả lời câu hỏi vì sao trong các bảng mạch điện tử, các linh kiện được hàn nối vào mạch điện bằng chì mà không dùng các kim loại khác như đồng, sắt, thép, GV có thể cho HS tra bảng nhiệt độ nóng chảy của một số kim loại.
Thiếc: 2320C
Chì: 327,30C
Đồng: 10830C
Sắt: 15300C
1. Bên dưới vung có những giọt nước là do khi sôi, nước bay hơi, gặp vung nồi có nhiệt độ thấp nên hơi nước đã bị ngưng tụ lại. Các giọt nước này là nước nguyên chất. Khi đun nước, ta cần đậy vung để phần nước bị ngưng tụ có thể rơi xuống nồi, hơi nữa vung nồi ngăn cản hơi nước bay vào không khí, khi đó nước sẽ nhanh bị cạn.
2. Khi đó nhiệt độ sôi sẽ cao hơn nhiệt độ sôi của nước, nên mau làm giừ thực phẩm.
1. Nhiệt độ nóng chảy và đông đặc của nước muối
HĐ này HS cần nhớ lại thông tin đã có ở hoạt động hình thành kiến thức mới: hỗn hợp đá và nước muối có nhiệt độ nóng chảy dưới 00C. Trong điều kiện nhiệt độ, áp suất khí quyển, nhiệt độ nóng chảy của nước đá (hay nhiệt độ đông đặc của nước) là 00C, nhưng nếu có thêm muối, nhiệt đông đặc của nước giảm xuống dưới 00C. Khi đó, càng nhiều đá bị tan thành nước thì nhiệt độ càng hạ thấp cho đến khi đá tan hoàn toàn.
Quá trình hạ nhiệt độ đông đặc của nước đá cần nhiều nhiệt từ môi trường xung quanh cho đến khi đá tan hoặc hỗn hợp đạt đến nhiệt độ đông đặc của nước muối. Vì tính chất này mà hỗn hợp nước đá có muối được ứng dụng trong kĩ thuật làm tan băng trên đường, trong sân bay.
Trong thực tế, hỗn hợp nước đá và muối có thể đạt tới nhiệt độ -1800C.
Người ta cũng có thể ướp bia theo cách này.
Trong các trận bão tuyết, có nơi người ta còn rắc hỗn hợp cát và muối với mục đích vừa làm cho tuyết tan nhanh, vừa làm tăng ma sát.
- Sử dụng nồi áp suất sao cho an toàn, hiệu quả: cần đặc biệt chú ý van xả của nồi áp suất.
b) Hoạt động hình thành kiến thức mới
Mục đích của HĐ này là nhằm khắc sâu thêm những hiểu biết của HS: các cây khác nhau có nhu cầu ánh sáng Mặt Trời khác nhau.