Pozor! Jste na staveništi. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Gymnázium > Kompetence k řešení problémů

Zobrazit na úvodní stránce článků

Titulka > Modul články > Gymnázium > Kompetence k řešení problémů > Postříbření začazené lžičky

Postříbření začazené lžičky

Praktický příspěvek
příklad
uč.hodina

Cíl výuky:

Žáci pochopí základní myšlenku lomu světla.

Motivačních úloh a experimentů není nikdy dost - zejména těch, které lze provést s běžnými předměty, které máme kolem sebe. Následující experiment, který lze zadat i jako problémovou úlohu, si mohou středoškolští žáci bez problémů provést i sami doma, na návštěvě u přátel apod. Žáci základních škol musí vzhledem k tomu, že se v experimentu pracuje s hořící svíčkou, pracovat pod dohledem učitele nebo rodičů.

Dále popsaný experiment je vhodný k demonstraci úplného odrazu světla v optice. S menšími obměnami ho lze využít i při výkladu smáčivosti, resp. nesmáčivosti kapalin.

Základní popis a provedení experimentu

K experimentu budeme potřebovat běžnou polévkovou lžíci z nerezového materiálu (nerez lžíci), svíčku, sirky a skleněnou nádobu s vodou, do níž lze lžíci ponořit (např. kádinku, misku, skleničku).

Ukažte žákům běžnou nerez polévkovou lžíci. Upozorněte je, že jim lžíci ukazujete proto, aby si uvědomili jakou má barvu - lžíce je lesklá a zrcadlí se v ní okolní předměty. (Vzhledem k zakřivení lžíce ji můžete použít i při demonstraci dutého nebo vypuklého zrcadla.)

Nyní zapalte knot svíčky a vnější povrch lžíce (vypuklou část povrchu lžíce) nad plamenem svíčky začaďte (viz obrázek 1). Nebojte se a dejte si záležet, aby byl povrch dostatečně a rovnoměrně začazený (viz obrázek 2).

Počkejte zhruba minutu, než lžíce vychladne, a žákům znovu ukažte lžíci - tentokráte je černá. Ponořte lžíci do nádoby s vodou (viz obrázek 3) a pomalu lžící otáčejte kolem její svislé osy. Při určitém úhlu pohledu uvidíte lžíci krásně stříbrnou - saze zmizely (viz obrázek 4). Vytáhnete-li ale lžíci z vody ven, je opět černá (viz obrázek 5)!

V závislosti na podmínkách ve třídě (na vzdálenosti žáků od experimentátora, na počtu žáků v učebně atd.) nechte případně nádobu s vodou a lžící kolovat mezi žáky a upozorněte je, co mají pozorovat.

Vysvětlení experimentu

Vyzvěte žáky, ať zkusí právě provedený experiment vysvětlit. Pokud bude experiment předveden přímo v rámci hodiny věnované úplnému odrazu světla, jistě velmi rychle přijdou na základní myšlenku vysvětlení: úplný (totální) odraz světla.
Je nutné ovšem zjistit, kde a proč se světlo úplně odráží. Má-li dojít k totálnímu odrazu světla, musí se světlo šířit z prostředí opticky hustšího do prostředí opticky řidšího. V experimentu se objevují tři prostředí, kterými se světlo může šířit: vzduch, voda a sklo. V tomto pořadí jsou seřazená od opticky nejřidšího k opticky nejhustšímu. Odraz na rozhraní sklo - voda nepřipadá v úvahu, protože se leskne lžíce (tj. světlo se odráží až v blízkosti lžíce). Rozhraní sklo - vzduch také vzhledem k uspořádání experimentu nepřipadá v úvahu. Zbývá tedy rozhraní voda - vzduch. Jenže kde se u lžíce vezme vzduch? Proč se tam drží?

Pokud nechcete žákům řešení prozradit rovnou, zkuste je k němu navést následujícím experimentem:

Vyzvěte je, ať si začadí další lžíci (v tom případě musí dávat pozor, aby se při dalším experimentování nespálili) a od lžíce si pak ušpiní špičku prstu. Potom ať ponoří zašpiněný prst do nádoby se studenou vodou a po jeho vytažení z vody popíší, co na prstu vidí. Měli by si všimnout, že prst v místě umazání od sazí není mokrý! (V místě sazí se vytvoří kapičky vody, zatímco ostatní části prstu jsou mokré bez viditelných kapiček.) Saze tedy „odpuzují" vodu.

Saze jsou mastné, a proto jsou ve styku s vodou nesmáčivé. Mezi vrstvou sazí (ať už na lžíci nebo na prstě) a vodou proto vzniká tenká vzduchová vrstva. A právě na této vzduchové vrstvě dochází k totálnímu odrazu světla. Světlo, které prochází vodou, se na rozhraní voda - vzduch (přechod z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí) při určitém úhlu dopadu úplně odráží. Na vrstvě vzduchu se tak zrcadlí zejména okolní voda a lžíce se proto zdá být opět lesklá.

Po skončení experimentu lze snadno začazenou lžíci i zašpiněné prsty umýt běžnými čisticími prostředky a lžíci lze bez problémů dále používat jako nástroj pro konzumaci potravin. Na základě právě popsaného vysvětlení si může učitel (v závislosti např. na dovednostech žáků a jejich ochotě řešit problémy, v závislosti na časových možnostech) sám připravit podrobnější scénář části hodiny s experimentem.

Experiment jako motivace problémové úlohy

Výše popsaný a vysvětlený experiment lze použít i k formulaci problémové úlohy: Jakým způsobem lze začazenou lžíci vidět zase stříbrně lesklou? Na základě vysvětlení experimentu lze žákům dávat návodné otázky, resp. jejich nápady usměrňovat žádoucím směrem.

V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám