Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Вода в природе и жизни человека"

1
МОУ Сосновская СОШ №1
Кинзбурская Татьяна
Васильевна
Учитель - биологии
2
Интегрированный урок
по теме: «Вода в природе и жизни
человека».
( В форме пресс – конференции ).
Цели урока: обобщить расширить знания учащихся о воде, ее роли в живой и неживой
природе, в жизни человека, о необходимости бережного отношения к водным ресурсам, роли
каждого человека в решении экологических и экономических проблем гидросферы.
Девиз урока: «Вода – это жизнь!»
Оборудование: компьютер ; колба с водой; подкрашенный лед; треснувшая бутылка с
замерзшей водой; таблица растворимости веществ; стакан с водой, стакан с горячей
водой; сахар; электроды; чашки Петри; таблица со схемой водородной связи; глицерин;
кубик картофеля; груз на нитке; цилиндры; раствор поваренной соли; кусочки капустных
листьев.
На стене плакат: «Знаете ли вы, что…»; картина художника Левитана «Весна – большая
вода»; фотоэтюды; капля воды из картона голубого цвета.
План пресс – конференции
3
1. Вступительное слово ведущего
2. Выступление сотрудников лабораторий: химической, физической, биологической.
3. Вопросы журналистов.
4. Объяснение экспертов: физиков, химиков, биологов.
5. Заключительное слово учителя химии.
Вступительное слово ведущего, который сообщает о начале пресс – конференции.
Которая посвящена самому удивительному веществу на Земле - воде. Читает
стихотворение:
В кружево будто одеты
Деревья, кусты, провода.
И, кажется сказкою это,
А все это просто вода.
Безбрежная синь океана
И тихая заводь пруда,
Каскад водопада и брызги фонтана,
А в сущности, это вода.
Затем представляет участников пресс – конференции, сотрудников лабораторий: химической,
физической, биологической, экспертов и журналистов.
И наконец, представляет, слово сотруднику химической лаборатории.
Сотрудник химической лаборатории.
Это вещество, встречается на Земле в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и
газообразном. Среди ученых Земли оно известно под названием :«оксид водорода», причем по
химическим свойствам его относят к амфотерным оксидам.
Далее он приводит формулу воды; ее молярную массу; количественный и качественный
состав; рассказывает о химических связях в молекуле; молекулярной кристаллической решетке
этого вещества.
Сотрудник физической лаборатории.
Сотрудники нашей лаборатории пришли к выводу, что наличие воды на планете Земля (
около 1387 молн. км
3
) – наиболее важное условие зарождения и существования жизни. Вода на
Земле существует не только в явном виде: четыре океана, моря, озера, реки; она присутствует и в
воздушном океане Земли, и в почве, и во всех породах, слагающих земную кору. Много ее и в
живых организмах. Даже в изливающейся из жерла вулканов магме есть вода: каждый год они
извергают из недр Земли до 40 млн. тонн воды.
Мы изучили теплофизические свойства воды.
Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/(кг *
0
С). Это в 10 раз больше, чем у золота.
Только немногие вещества, например водород и аммиак, обладают большей удельной
теплоемкостью. Из-за этой исключительной способности поглощать тепло температура воды при
нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому водным обитателям никогда не
угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение. Большая удельная теплоемкость
воды определяет и климат планеты: вода нагревается значительно медленнее суши, забирая
большое количество теплоты, и дольше сохраняет полученное тепло, выполняя при этом
терморегулирующую функцию. На этом свойстве воды, основан и принцип обогрева жилых
помещений землян – использование горячей воды в батареях отопительной системы.
Удельная теплота парообразования воды составляет 2300 кДж/кг. Это означает, что при
испарении 1 г. воды поглощается 2300 Дж теплоты. Данное свойство воды тоже важно для
терморегуляции: например, если бы люди не потели при совершении работы, то они перегрелись
бы. Пот, основой которого является вода, при испарении понижает температуру тела.
4
Значительна и удельная теплота плавления льда. При 0
0
С и атмосферном давлении она
составляет 334 кДж/кг. Из распространенных на Земле металлов только алюминий, железо, и
меди имеют удельную теплоту плавления выше 200 кДж/кг. Таким образом, замерзая, вода
выделяет тепло и согревает окружающий воздух. Это свойство воды также играет немаловажную
роль в формировании климата планеты: замерзание воды в реках, озерах, морях не позволяет
переохлаждаться воздуху данной местности, поэтому часто можно наблюдать, как птицы в
сильный мороз греются, сидя на льду.
Журналист.
Объясните, почему лед плавает.
На этот вопрос отвечают учащиеся, затем слово берет учитель физики (эксперт –
физик), который демонстрирует подкрашенный плавающий лед.
Эксперт – физик.
Стоит задуматься, почему твердая вода легче жидкой. Это свойство воды аномальное и
требует дополнительных объяснений.
У большинства веществ при затвердевании образуется кристаллическая структура, средние
расстояния между частицами при этом сокращаются. Таким образом объем уменьшается, а
плотность растет.
При снижении температуры воды до +4
0
С расстояние между молекулами и небольшими
группами молекул тоже становятся меньше, а также уменьшаются размеры самих молекул за счет
снижения интенсивности колебаний атомов в них, что и приводит к увеличению плотности воды.
Но затем происходит процесс кристаллизации с образованием дополнительных водородных
связей, которые образуют ассоциации крупных размеров с полостями внутри. Именно это и
приводит к уменьшению плотности. А следовательно, к возрастанию объема.
Журналист.
Каким образом аномальное изменение плотности воды влияет на облик Земли?
Отвечают учащиеся.
Эксперт – физик.
Это свойство необходимо всегда учитывать. Например, надо сливать воду из радиаторов
автомобилей. Из системы водяного отопления, если она не подогревается. При замерзании объем
воды увеличивается примерно на 11 %. Если такой процесс происходит в замкнутом пространстве,
то возникает огромное избыточное давление, превышающее атмосферное порой в 2500 раз.
Замерзая, вода может разрывать горные породы, дробить многотонные глыбы, не горя уже о
трубах водяного отопления жилых помещений.
Учитель демонстрирует треснувшую бутылку с замерзшей водой.
Сотрудник химической лаборатории.
Из свойств воды особенно важна ее способность растворять вещества. Вода -универсальный
растворитель. В ней могут растворятся вещества различной химической природы, образованные
ковалентными полярными и ионными связями. В воде могут растворяться твердые, жидкие и
газообразные вещества. Но не все они одинаково хорошо растворяются в воде. Вещества бывают
хорошо растворимые, , малорастворимые и практически не растворимые.
Журналист.
Какой величиной характеризуется способность веществ растворяться в воде?
Сотрудник химической лаборатории.
Эта величина – растворимость, которая определяется массой вещества, способной
растворяться в 100 г. Воды при определенной температуре.
Журналист.
Растворимость зависит от температуры?
Сотрудник химической лаборатории.
Да, но не всегда одинаково; на нее влияет еще и агрегатное состояние вещества.
Демонстрирует заранее подготовленный стакан с водой, на стенках которого появились
пузырьки воздуха. Проводит опыты – растворения газов в холодной и горячей воде.
5
растворение сахара в холодной и горячей воде. делает вывод, что при повышении
температуры растворимость твердых веществ увеличивается, а газообразных –
уменьшается.
Журналист.
Отличаются ли свойства растворов от свойств чистой воды?
Сотрудник химической лаборатории.
Да. Они имеют разные температуры кипения и кристаллизации, некоторые растворы
электропроводны, а чистя вода – диэлектрик.
Испытывает электропроводность раствора поваренной соли и дистиллированной воды.
Журналист.
Молярная масса воды ровна 18 г/моль. В обычном состоянии вода – жидкость. Как можно
объяснить, что вещества , имеющие большее значение молярной массы (например, углекислый и
сернистые газы, метан), находятся при тех же условиях в газообразном состоянии?
Эксперт - химик.
Действительно, температуры плавления и кипения воды аномально высоки в сравнении с
соответствующими температурами водородных соединений аналогов кислорода. Если бы вода
подчинялась этой закономерности, то ее температура кипения была бы равна примерно -75
0
С, а
температура замерзания составила бы -90
0
С. Но тогда она не смогла бы стать эликсиром жизни.
Молекулы воды, образованы ковалентной полярной связью, электростатически притягиваются
друг к другу (демонстрирует схему образования водородных связей). Такое взаимодействие
называется водородной связью. Они могут связывать три, четыре, пять, шесть молекул воды,
образуя ассоциаты, имеющие значительно большие значения молярных масс, поэтому вода при
обычных условиях – жидкость. Между молекулами водородных соединений других элементов
подгруппы кислорода водородные связи не возникают, и эти вещества при обычных условиях
газообразны. Образованием водородных связей можно объяснить и хорошую растворимость
некоторых веществ.
Журналист.
Мы поняли. Что на Земле встречаются не чистая вода, а растворы различных веществ. А много
ли в них растворено веществ?
Сотрудник химической лаборатории.
Общий объем растворенных в Мировом океане солей равен 48000000 млрд. тонн. Если все
эти соли выпарить и равномерно распределить по всей поверхности земного шара, то образуется
слой толщиной 45 м, а если распределить эту соль только по суше. То толщина слоя составит 153 м
– это высота 50-этажного небоскреба.
Журналист.
Имеет ли значение для живых организмов Земли способность воды растворять твердые,
жидкие и газообразные вещества?
Сотрудник биолаборатории.
Именно с водой к клеткам животных и растений поступают необходимые для
жизнедеятельности вещества, продукты жизнедеятельности удаляются из клеток тоже с водой.
Вода участвует в явлениях осмоса, играют важную роль в поддержании постоянства
химического состава клетки. Осмос – это проникновение молекул растворителя через
полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Вода поступает в летку путем
осмоса. Давление, которое нужно приложить к раствору, чтоб прекратить этот процесс,
называется – осмотическим, оно возрастает с увеличением концентрации раствора.
Осмотическое давление жидкостей организма человека соответствует давлению 0,86%-ного
раствора хлорида натрия. Более концентрированные растворы , принято называть
гипертоническими, менее концентрированные – гипотоническими. Направление диффузии воды
– в клетку и из нее – обусловлено значением осмотического давления окружающего клетку
раствора. Если какие либо клетки, например эритроциты, поместить в гипотонический раствор,
вода будет поступать в них и давление ее на наружную клеточную мембрану будет возрастать, до
те пор, пока клеточная оболочка не лопнет. Напротив в гипертоническом растворе вода стремится
наружу, и клетки обезвоживаются.
6
На явлениях осмоса основано движение воды по проводящей системе зеленых растений от
корней к листьям. Вода, всасываемая корневыми волосками, содержит мало растворенных
веществ. Проникая в клетки через мембраны и создавая в них повышенное давление. Вода
придает упругость листьям, лепесткам, стеблям.
Вода поддерживает кислотно-основное равновесие организма – это чисто химическая роль
воды. Под действием специальных ферментов она вступает в реакцию гидролиза, при которых
образуются вещества, необходимые для жизни клетки.
Эксперт – биолог.
Вода – самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах нашей
планеты. Например, даже в клетках эмали зубов ее около 10%. А в теле медузы – до 98%. В
среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80% общей массы тела. Количество
воды в организме зависит от возраста. Эмбрион человека на 97% состоит из воды, а у
новорожденного ее количество составляет 77% массы. К 50 годам человек немного «усыхает» и
вода составляет только 60% от его массы.
Основная масса воды – 70% - сосредоточена внутри клеток, а 30% - вне клеток.
Вода в организме постоянно обновляется. В кактусах полное обновление воды происходит в
течение 28 лет, у черепах – за 1 год, у верблюдов - за 3 месяца, у человека – за 1 месяц. Без воды
человек может прожить только 3 дня, в то время как без пищи – 30-50 дней.
Живые организмы чутко реагируют на потерю воды. Человек, например, тяжело переносит
потерю даже 0,68% воды. При этом у него повышается температура, краснеет кожа, учащается
сердцебиение, начинается головная боль. Потеря 10% воды может привести к необратимым
изменениям в организме, потеря 15 -20% воды при 30
0
С смертельна.
65% - общее содержание
90% - кровь
30% - кости и жировая ткань
99,5% - слюна
80% - мышцы и внутренние органы
Журналист.
Как происходит обезвоживание организма?
Эксперт – биолог.
65
90
30
99.5
80
0 20 40 60 80 100 120
7
Этот процесс происходит на клеточном уровне. Растворы солей или сахаров высокой
концентрации, находящиеся вокруг клетки, вытягивают из нее воду. При этом цитоплазма
отходит от стенок клетки. Это явление получило название плазмолиз.
Учитель демонстрирует опыты.
Опыт 1. «выделение воды при плазмолизе».
В небольшой цилиндр, наполненный глицерином, опускаем кубик картофеля, нагрузив его
для предотвращения всплытия. Постепенно из картофеля выделяется вода и поднимается
вверх.
Опыт 2. «потеря растением тургорного движения».
Примерно за 30 минут до демонстрации в цилиндры с водой и раствором поваренной соли
нужно опустить кусочки листьев капусты. На уроке необходимо сравнить внешний вид
образцов, сделать вывод.
Журналист.
Мы знаем, что для сохранения тканей живыми вне организма ученые опускали их в воду, но
ткани погибали. Однако ткани, помещенные в 0,95%-ный раствор хлорида натрия, сохранялись.
Почему?
Сотрудник биолаборатории.
Если ткани поместить в простую воду, концентрация солей в них снижается, что приводит к
гибели клеток. В физиологическом растворе клетки не погибают, так как концентрация солей в
клетке, и вне ее равны.
Журналист.
Эксперименты показали, что если прилить в кровь чистую воду, то клетки крови лопаются,
если же поместить их в концентрированный раствор соли, то они сморщатся. Почему же этого не
происходит, когда человек пьет воду и употребляет в пищу соль?
Сотрудник биолаборатории.
В организме поддерживается постоянная внутренняя среда. Излишки воды и солей быстро
удаляются через почки и кожу.
Журналист.
Подлетая к зелено – голубой планете Земля, наши ученые заметили на поверхности воды
темные пятна непонятного происхождения. Что это такое?
Эколог.
Большая часть всей воды сосредоточена на Земле в морях и океанах. Запас пресной воды
составляет всего 2%. Основное количество пресных вод (85%) сосредоточено во льдах полярных
зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит за счет круговорота воды. С появлением
жизни на Земле круговорот воды стал сложнее, так как к физическим явлениям испарения и
конденсации добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых
организмов. Все более значительной становится роль человека в этом круговороте. Деятельность
человека порой приводит к загрязнению природных вод.
Од ин из основных загрязнителей воды – нефть и нефтепродукты, которые могут попадать в
воду из естественных источников при нефтедобычи, транспортировке, переработке,
использование в качестве топлива и промышленного сырья.
Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь,
хром, олово, марганец), радиоактивные элементы. Ядохимикаты, поступающие с
сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Из металлов наибольшую
опасность для водной среды представляют ртуть. Свинец и их соединения. Накопление в
водоемах органических вещств приводит к обогащению их биогенными элементами, следствием
чего являются уменьшение содержания кислорода, обеднение фауны и флоры, неприятный запах.
8
Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают в водоемы подогретую воду.
Это приводит к повышению температуры воды – так называемому тепловому загрязнению. При
этом уменьшатся количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду
примесей, нарушается биологическое равновесие. В таких водоемах возникает и биологическое
загрязнение – накапливаются микробы.
Деятельность человека – это геологическая сила. Способная привести как к нарушению
природных закономерностей. Так и к улучшению состояния природных вод. На Земле
разработаны химические и биологические способы очистки сточных вод, но самая эффективная
мера – применение безотходных технологий, при которых использованную воду очищают от
примесей и загрязнений. А затем используют вновь в технологическом процессе. Повторное
использование очищенных вод в 20 – 25 раз снижает потребление свежей воды и уменьшает
сброс сточных вод в водоемы. Это одно из главных условий рационального использования воды.
Эксперт – эколог.
Человечество потребляет огромное количество пресной воды – в основном на
промышленные и сельскохозяйственные нужды. Наиболее водоемкие отрасли
промышленности – горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая,
целлюлозно – бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей
воды, затрачиваемой в промышленности.
Ежедневный расход воды в разных городах Европы.
На все виды водопользования тратится 2200 км
3
в год на разбавление стоков уходит почти 20%
ресурсов пресных вод. Расчеты показывают, что даже если очищать все сточные воды, то все
равно на их разбавление потребуется 30 – 35 тыс.км
3
пресной воды. это означает, что водные
ресурсы близки к истощению.
Потребление воды связано с развитием цивилизации: чем выше ее уровень. Тем больше
потребляется воды . к началу 21 века среднее потребление вод составило более 200 л в сутки на
человека. Все это приводит к недостатку пресной воды.
Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли – она не заменима,
поэтому человечество должно рационально использовать и беречь воду – основу нашей жизни
Учитель химии.
Закончим урок словами А.де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха,
тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты
необходима для жизни! Ты сама жизнь! Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Москва Лондон Вена Брюссель Барселона Афины
9
нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уж простились. По твоей
милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца. Ты самое большое
богатство на свете…»
Подведение итогов пресс-конференции ведущим.
Плакат
Знаете ли вы что…
-… за сутки через ваши почки прогоняется 100кг жидкости?
-.. за сутки через ваше сердце проходит около 5000 кг крови, т.е. в 150 раз
больше массы вашего тела?
-… в среднем за свою жизнь при ее продолжительности в 70 лет человек
потребляет и выделяет около 80000 кг воды?
10
-… при потере воды в количестве всего 6% от массы тела у человека
повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и
дыхание, появляется слабость и головокружение?
-… при потере воды в количестве 20 – 25% от массы тела человек погибает?
Скачать материал

Биология - еще материалы к урокам: