Строение и свойства твердых тел план урока 10 класс

Обновлено: 03.07.2024

Большинство окружающих нас твердых тел – вещества в твердом состоянии .Специальная область физики – физика твердого тела – занимается изучение строения и свойств твердых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент современной техники. Мы с вами тоже живем на поверхности твердого тела – земного шара, в домах, построенных из твердых тел. Наше тело, хотя и содержит около 65% воды (мозг – 80%) – тоже твердое тело. Орудия труда сделаны из твердых тел. Знать свойства твердых тел необходимо.

Из курса физики 7 класса вы знаете о том, что твердые тела сохраняют форму и объем, благодаря строгому расположению молекул. По химии вы изучали строение различных кристаллических решеток, также мы с вами знакомились с таким понятием, как аморфное тело.

Задача сегодняшнего урока – собрать все наши знания о твердых телах воедино и сформировать общую картину о строении и свойствах твердых тел.

III. Изучение нового материала

По характеру относительного расположения частиц, твердые тела делятся на три вида:

кристаллические
аморфные
композиты

Давайте с вами рассмотрим в отдельности каждый вид.

Кристаллические тела

Если рассмотреть при помощи лупы или микроскопа крупинки соли, то можно заметить, что они ограничены плоскими гранями. Наличие таких граней – признак нахождения тела в кристаллическом состоянии.

Кристаллы - это твёрдые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые, упорядоченные положения в пространстве. Кристаллы одного и того же вещества имеют разнообразную форму. Углы между отдельными гранями кристаллов одинаковы. Некоторые формы кристаллов симметричны. Цвет кристаллов различен, — очевидно, это зависит от примесей.

Кристаллические тела, как известно, имеют определенную температуру плавления, неизменную при постоянном давлении. Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и обладает симметрией. В кристаллах можно найти различные элементы симметрии. Плоскость симметрии, ось симметрии, центр симметрии. На первый взгляд кажется, что число видов симметрии может быть бесконечно большим. В 1867 г. русский инженер А. В. Гадолин впервые доказал, что кристаллы могут обладать лишь 32 видами симметрии. Убедимся в симметрии кристаллика снега - снежинки.

Симметрия кристаллов и другие их свойства, о которых мы будем говорить далее, привели к важной догадке о закономерностях в расположении частиц, составляющих кристалл. Может кто-нибудь из вас попытается ее сформулировать?

Частицы в кристалле располагаются так, что они образуют определенную правильную форму, решетку.

Частицы в кристалле образуют правильную пространственную решетку. Пространственные решетки различных кристаллов различны. Перед вами модель пространственной решетки поваренной соли. (Демонстрирует модель.) Шарики одного цвета имитируют ионы натрия, шарики другого цвета — ионы хлора. Если соединить эти узлы прямыми линиями, то образуется пространственная решетка, аналогичная представленной модели. В каждой пространственной решетке можно выделить некоторые повторяющиеся элементы ее структуры, иначе говоря, элементарную ячейку. К наиболее простым элементарным ячейкам относятся куб, объемно-центрированный куб, гранецентрированный куб, гексагональная призма. Основы кристаллохимического анализа, т.е. способа определения химического состава вещества по форме его кристаллов (по значению угла между гранями),разработал выдающийся русский ученый Е.С. Федоров (1853-1919). Он внес большой вклад в развитие науки о кристаллах – кристаллографии. Федоров доказал, что может существовать только 230 различных форм кристаллов, все из которых на сегодняшний день известны.

Для наглядного представления внутренней структуры кристалла используют его изображение с помощью кристаллической решётки. Различают несколько типов кристаллов, которые определяются характером взаимодействия атомов и молекул, образующих кристалл:

1) ионные
2) атомные
3) металлические
4) молекулярные

Этот материал вы довольно подробно изучали в курсе химии 8 класса, поэтому мы только вспомним, как образуются эти кристаллы.

Ионные кристаллы. В узлах решетки находятся положительно и отрицательно заряженные ионы. Эти кристаллы обладают значительной прочностью. К их числу относится большинство неорганических соединений, например соли.

Атомные кристаллы. Кристаллические решетки образуются путем плотной упаковки атомов, чаще всего одинаковых (при взаимодействии одинаковых атомов ионы не образуются). Эти вещества наиболее прочны, отличаются большой прочностью и тугоплавкостью. Типичные примеры таких кристаллов – алмаз, графит, германий.

Молекулярные кристаллы. В узлах решетки находятся молекулы вещества, связь между которыми обеспечивается силами молекулярного взаимодействия.эти кристаллы наименее прочны, плавятся при очень низкой температуре (твердые гелий, водород, азот), легко испаряются (нафталин).

Металлические кристаллы. Во всех узлах решетки расположены положительные ионы металла. Наличие свободных электронов в металле обеспечивает хорошую электропроводность и теплопроводность этих веществ.

Дефекты кристаллов

Все сказанное выше о строении кристаллов, строго говоря, относится только так говоря к идеальным кристаллам. Всякий же реальный кристалл не имеет совершенной структуры и обладает рядом нарушений пространственной решетки, которые называются дефектами в кристалле. В частности, в реальных кристаллах часть узлов решетки может оказаться не занятой частицами, заполненной чужеродными атомами или ионами или чужеродные атомы могут внедриться где-то между узлами решетки. Из-за этого нарушается дальний порядок в упаковке атомов или других частиц кристалла.

Тело, представляющее собой один кристалл, называется монокристаллом. (Кварц, алмаз)

Большинство кристаллических тел состоит из множества расположенных беспорядочно мелких кристаллов, которые срослись между собой. Такие тела называются поликристаллами. (Металлы, сахар, поваренная соль)

Размеры кристаллов поликристаллического типа могут меняться с течением времени. Мелкие кристаллы железа переходят в крупные, этот процесс ускоряется при ударах и сотрясениях, он происходит в стальных мостах, железнодорожных рельсах, от этого прочность сооружения с течением времени уменьшается.

Очень многие тела одинакового химического состава в кристаллическом состоянии в зависимости от условий могут существовать в двух или более разновидностях. Это свойство называется полиморфизмом. У льда известно до десяти модификаций. Полиморфизм углерода – графит и алмаз. Между алмазом и графитом оказывается много общего, хотя на первый взгляд это общее трудно увидеть. Алмаз необычно тверд, прозрачен, не проводит электрический ток (диэлектрик), обработанные алмазы — драгоценность, известны в быту как бриллианты.

Графит мягок, легко расслаивается, непрозрачен, электропроводен и не похож на драгоценный камень. А между тем и алмаз, и графит — это чистый углерод. Различие свойств алмаза и графита связано только с различием кристаллических решеток. При определенных условиях возможен переход вещества из одной кристаллической модификации в другую. Если нагреть графит до температуры 2000—2500 К под давлением 10 9 Па, то произойдет перестройка кристаллической решетки, в результате чего графит превратится в алмаз. Так получают искусственные алмазы.

Немного из истории алмазов

Шапка Мономаха

Древнейшим царским венцом в России считается шапка Мономаха. Во всех духовных грамотах московских князей упоминается "шапка золотая". Вероятно, именно она в 1572 году была названа по имени одного из византийских императоров "шапкой Мономаха". В период формирования на Руси централизованного государства идея преемственности власти московских князей от византийских императоров была необходима для укрепления престижа Московского княжества.

Вопрос о том, где, когда и кем была сделана шапка Мономаха, остается нерешенным до сих пор. Древняя часть этого венца напоминает восточный головной убор, а полусферическое резное на вершине с крестом драгоценные камни, крупный жемчуг и опушка из меха соболя – более поздние добавления.

Держава Екатерины II

Для коронации Екатерины II ювелир Георг Фридрих Экарт изготовил новую державу. Держава представляет собой гладко отполированный золотой шар, опоясанный бриллиантовыми поясками. К коронации Павла I держава была увенчана овальным цейлонским сапфиром весом в 200 карат, а место пересечения бриллиантовых поясков украсили редким индийским алмазом необычной огранки весом в 46,92 карата.

Существенным свойством монокристалла является анизотропия – различие физических( механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) свойств от выбранного в кристалле направления(показывает пример со слюдой, с кристаллом кварца, двойное лучепреломление). Анизотропия механических свойств монокристаллов сказывается прежде всего в том, что их прочность в разных направлениях различна. Монокристаллы легче разрушаются по одним направлениям, чем по другим, и именно поэтому их изломы плоские. Например, кусочек слюды, который является кристаллом, легче расщепить на тонкие пластинки, чем разорвать эти пластинки на части (показать учащимся наглядно). Но монокристаллы в природе встречаются редко, хотя они получили широкое применение в современной технике. Почти все полупроводниковые приборы представляют собой монокристаллы со специально введенными примесями, сообщающие им те или иные свойства.

Поликристаллические тела изотропны, т.е. обнаруживают одинаковые свойства по всем направлениям. Это объясняется тем, что кристаллы, из которых состоит поликристаллическое тело, анизотропны, но вследствии их хаотичной ориентации, ни одно из направлений не отличается от других. В тех случаях, когда необходима высокая изотропность материала, он должен быть как можно более мелкокристаллическим.

Кроме кристаллических тел существуют - аморфные тела.

Аморфные тела

Аморфные тела - это твёрдые тела, где сохраняется только ближний порядок в расположении атомов. (Кремнезём, смола, стекло, канифоль, сахарный леденец).

Жидкие кристаллы

В 1889 году австрийским ботаником Ф. Рейницером и немецким физиком О. маном были открыты органические вещества, которые обладают свойством жидкости - текучестью, но сохраняют определенную упорядоченность в расположении молекул и анизотропию свойств, характерную для монокристаллов. Эти вещества полу ли название жидких кристаллов.

Как же могут существовать жидкие кристаллы, совмещающие в себе прямо противоположные свойства жидкости и металла? Дело в том, что жидкость, оставаясь в целом изотропной, может состоять из анизотропных молекул. Молекулы, из которых. состоит жидкость, имеют удельную форму в виде палочек. Каждая отдельная молекула в этом случае - анизотропна. Например, она может пропускать свет, который распространяется вдоль палочки, и поглощать его, если он распространяется поперек направления. Но в жидкости все молекулы-палочки расположены хаотически,и в среднем свет поглощается, проходя по разным направлениям, одинаково.

Такую ситуацию можно представить, если высыпать коробок спичек в таз с водой и хорошо перемешать их. Тогда мы увидим, что поверхность воды со спичками будет изотропной, т. е. по любому направлению мы пересечем приблизительно одинаковое количество спичек, как вдоль, так и поперек их длины.

Представим теперь, что каждая спичка обладает магнитными свойствами, подобно магнитной стрелке. Поместим таз в силовое магнитное поле, направленное вдоль поверхности воды. Тогда все спички своими головами вытянутся в одну сторону, и поверхность приобретет анизотропные свойства - направления вдоль и поперек спичек будут обладать различными свойствами. Приобретя анизотропные свойства, жидкость сохранила свои основные свойства:

Воду со спичками можно перелить в другой таз, и она примет форму того сосуда, в который ее нальют, спички могут свободно двигаться.

Аналогичные процессы происходят и в некоторых жидкостях, состоящих из анизотропных молекул. Под действием внешних воздействий, в частности, электрического поля, тонкие слои такой жидкости приобретают анизотропные свойства, которое модно использовать в технике. Например, помещая такую жидкость в тонкий зазор толщиной в 0,1-0,01 мм между двумя стеклянными пластинами, на которых в одном направлении нацарапаны микроскопические бороздки, добиваются того, что все молекулы выстраиваются вдоль этих бороздок. Такая плоская сборная пластинка (ячейка) хорошо пропускает падающий на нее свет. Если при помощи прозрачных электродов создать на отдельных ее участках электрическое поле, то ориентация молекул в этих местах изменится и изменится способность пропускать свет.

Для переориентации молекул в тонком слое жидкого кристалла требуются очень малые затраты электрической энергии, и этот процесс происходит достаточно быстро - за сотые и даже тысячные доли секунды. При помощи слабых электрических сигналов можно управлять тем, как слой жидкого кристалла пропускает свет.

Такой принцип реализован в буквенно-цифровых индикаторах (электронные часы, микрокалькуляторы, термометры), его используют для создания экранов телевизоров, плоских дисплеев компьютеров информационных стендов на железнодорожных вокзалах и в аэропортах.

Некоторые жидкие кристаллы меняются при изменении температуры. Это свойство используют в медицине для определения участков тела с повышенной температурой и в технике для контроля качества микросхем.

Реальные процессы, которые происходят в жидкокристаллических ячейках, значительно сложнее и многообразнее, чем описанная выше модель.

Поэтому в настоящее время жидкие кристаллы интенсивно исследуются учеными, а инженеры находят все более широкие и интересные возможности их применения в самых разнообразных устройствах.

Композиты

Созданы композиционные материалы, механические свойства которых превосходят естественные материалы. Композиционные материалы (композиты) состоят из матрицы и наполнителей. В качестве матрицы применяются полимерные, металлические, углеродные или керамические материалы. Наполнители могут состоять из нитевидных кристаллов, волокон или проволоки. В частности, к композиционным материалам относят железобетон и железографит.

Железобетон - один из основных видов строительных материалов. Он представляет собой сочетание бетона и стальной арматуры.

Железографит - металлокерамический материал, состоящий из железа (95-98%) и графита (2-5 %). Из него изготавливают подшипники, втулки для разных машин и механизмов.

Стеклопластик - также композиционный материал, представляющий собой смесь длинных волокон и отвердевшей смолы.

Кости человека и животных представляют собой композиционный материал, состоящий из двух совершенно различных компонентов: коллагена и минерального вещества.

Коллаген – один из главных компонентов соединительной ткани (из него в основном состоят наши сухожилия). Большая часть минерального компонента кости – соли кальция. Атомы кальция составляют 22% от общего количества атомов кости. В остальных тканях тела их количество равно 12-13%. Если кость подержать достаточно долго в 5% растворе уксусной кислоты, то весь минеральный компонент станет эластичным. Кость можно будет свернуть в кольцо, как резиновый жгут.

IV. Повторение изученного

Тест (итоговый)

1. Кристаллы, отличающиеся наибольшей прочностью

молекулярные
атомные
ионные
металлические

2. Кристаллы, практически не растворимые

молекулярные
атомные
ионные
металлические

3. Свойство вещества иметь две или несколько) различные кристаллические структуры называют…

изотропия
анизотропия
полиморфизм
энтропия

4. Свойство кристаллов расширятся в разных направлениях по разному называется…

анизотропией
изотропией
полиморфизмом
энтропией

5. На физические свойства кристаллов влияют…

структура кристалла
химический состав кристалла
расположение молекул в кристалле
1, 2, 3

V. Домашнее задание: §75,§76

Литература

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика 10 кл. – М.: Просвещение 1992 г.
2. Пинский А.А. Физика 10 кл. – М. “Просвещение” 1993 г.
3. Тарасов Л. В. Этот удивительно симметричный мир. — М.: Просвещение, 1982 г.
4. Школьникам о современной физике: физика сложных систем. — М.: Просвещение, 1978 г.
5. Энциклопедический словарь юного физика.
6. В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова. Современный урок физики в средней школе. – М.: Просвещение, 1983 г.
7. Методика преподавания физики в 8–10 классах средней школы. Ч. 2/ Под ред. В.П. Орехова, А.В. Усовой и др. – М.: Просвещение 1980 г.
8. В.А.Волков. Поурочные разработки по физике. М. “ВАКО” 2006 г.

Ключевые слова: физическое тело, вещество, кристаллическая решетка, кристаллы, аморфные тела, анизотропия, изотропия.

Тип урока : Урок изучения и первичного закрепления новых знаний

Цель урока: сформировать прочные знания о строении и свойствах твердых кристаллических и аморфных тел; ознакомить учащихся с моделями их строения.

Исследовать строение и свойствах твердых кристаллических и аморфных тел;
Познакомить учащихся со свойствами жидких кристаллов;
С помощью метапредметного подхода в обучении способствовать усвоению связей между физическими и химическими понятиями: определить, в каких они находятся взаимоотношениях, какие позиции спорят, сталкиваются и тем самым задают живое разворачивание науки;

Формировать умения самостоятельно вести исследовательскую работу и приобретать необходимые теоретические знания для этого;
Развивать научное мировоззрение, интерес к физике и химии, активизировать роль ученика в процессе обучения;
Развивать общеучебные навыки: самоконтроль, самооценку, умение слушать.

1. Воспитывать наблюдательность, внимание, повышать мотивацию к изучению физики и химии.

Познавательные УУД : Овладение навыками:

Регулятивные УУД : Формирование навыков:

- определять и формулировать цель исследовательской деятельности на уроке;

-планировать этапы экспериментальной работы;

- работать по предложенному группой плану;

- анализировать полученный результат;

- давать эмоциональную оценку своей деятельности на уроке.

Коммуникативные УУД : Развитие умений:

- организовывать и планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками;

- распределения функций участников группы.

Методы обучения: разминка, работа в малых группах, тестирование

Межпредметные связи: химия, биология

УУД на этапах урока

Обеспечить нормальную внешнюю обстановку для работы

Учитель Приветствие обучающихся.

Эпиграф к уроку. (Слайд 1)

Алмаз и графит не похожи на вид

– Вот так разнолик углерод!

В природе встречается чаще графит,

С алмазом, увы, не везёт.

Все вы наверняка в повседневной жизни встречались как с графитом, так и с алмазом.

Казалось бы, что общего между ними?

Учитель химии: Но химик скажет: между алмазом и графитом нет никакой разницы, и тот, и другой - это чистый углерод. . Потому что атомы углерода образуют разные кристаллические структуры.

(Понятие аллотропной модификации), ( Фото алмаза и графита слайд 2).

Учитель физики з адает проблемный вопрос : Что общего между ними с точки зрения физики? В каком агрегатном состоянии находятся алмаз и графит ? (в твердом)

Отвечают на приветствие учителя. Настраиваются на занятие.

Умение слушать в соответствие с целевой установкой.

Целеполагание, включая постановку новых целей, преобразование практической задачи в познавательную.

С целью мотивации детей к учебной деятельности на уроке предлагается проанализировать эпиграф

Вызов. Актуализация опорных знаний.

настраивание учащихся на продуктивную деятельность, (создается эмоциональный настрой на восприятие нового материала).

1. Какие агрегатные состояния вещества вы еще можете назвать? - газообразное, жидкое, твердое.

Задание: Найдите соответствие между агрегатным состоянием вещества

Проблема . Почему вы считаете, что именно на первой картинке изображено вещество в твердом агрегатном состоянии?

(атомы расположены упорядоченно, вплотную друг к другу)

Значит о каких веществах мы будем говорить сегодня на уроке? (подводим к теме)

Как алмаз, так и графит, находятся в твердом агрегатном состоянии, но тем не менее кристаллы алмаза хрупки, кристаллы графита гибки. Чтобы уметь объяснить их различие, что мы должны изучить? (подводим к цели) Ответ: строение и свойства

Итак, давайте определим тему нашего урока…. Свойства твердых тел.

Участвуют в беседе, отвечая на вопросы, формулируя основные понятия

В ходе фронтального обсуждения вопросов, учащиеся корректируют свои знания

Отвечают на вопросы.

Формулируют собственное мнение и позицию, аргументируют и координируют ее с позициями партнеров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной деятельности. Владеют нормами и техникой общения.

Коммуникативные Аргументируют свою точку зрения, спорят и отстаивают свою позицию не враждебным для оппонентов образом.

Приобретают опыт регуляции собственного речевого поведения как основы коммуникативной компетентности.

С целью актуализации учебного содержания и активизации мыслительных операций целесообразно провести проверочную работу в форме теста

Формулирование учащимися темы и цели урока.

Коррекция ошибок и затруднений

Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в сооружениях, построенных из твердых тел, представляющих собой вещества в кристаллическом состоянии. Наше тело, хотя и содержит 65% воды (мозг – 80%) также твердое. Орудия труда, машины сделаны из твердых тел.

Знать свойства твердых тел жизненно необходимо.

Проблема. Какие свойства твердых тел вам уже известны?

- сохраняют объем и форму.

В промышленности широко используют свойства твердого тела: механические, тепловые, электрические, оптические.

Твердые тела находятся преимущественно в кристаллическом состоянии. Что это значит?

Объяснение нового материала:

Учитель химии объясняет типы кристаллических решеток (модели).

Учитель физики: главное следствие упорядоченного строения – это зависимость физических свойств кристалла от выбранного в кристалле направления (вводит понятие анизотропии ) Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла называют анизотропией. Многие кристаллы по-разному проводят тепло и электрический ток в различных направлениях. От направления зависят и оптические свойства кристаллов. Все кристаллические тела анизотропные. Прежде всего бросается в глаза различная механическая прочность кристаллов по разным направлениям (кусок слюды легко расслаивается в одном направлении на тонкие пластинки, но разорвать его в направлении, перпендикулярном пластинкам, гораздо труднее. Тоже самое происходит с графитом).

Учитель химии ставит проблему : Как вы считаете, почему это происходит? (Объясняет строение кристаллической решетки).

Кроме твердых тел, имеющих кристаллическую структуру, существуют аморфные твердые тела. У аморфных тел нет строгого порядка в расположении атомов. Только ближайшие атомы-соседи располагаются в некотором порядке. Но строгой повторяемости по всем направлениям одного и того же элемента структуры, которая характерна для кристаллов, в аморфных телах нет. По расположению атомов и по их поведению аморфные тела аналогичны жидкостям. Учитель химии . Проблема . Как вы считаете может ли одно и тоже вещество находиться как как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии? (Пример кварц, объясняет кристаллическую форму кварца и аморфную).

Учитель физики. Все аморфные тела изотропные , т.е. их физические свойства одинаковы во всех направлениях. В отличии от кристаллических тел, у аморфных нет определенной температуры плавления. (Смола, стекло, пластмасса, воск, янтарь, канифоль, сахарный леденец…)

Учитель физики. В природе встречаются вещества, обладающие одновременно основными свойствами кристалла и жидкости, а именно анизотропией и текучестью. (Дает определение жидкокристаллического состояния). Состояние вещества, обладающего одновременно анизотропией и текучестью, называется жидкокристаллическим . Учитель химии: жидкимикристаллами являются в основном органические вещества, молекулы которых имеют длинную нитевидную форму или форму плоских пластин (нематические, смектические, холестерические. Строение, свойства, виды химической связи ее прочность в зависимости от анизотропии или изотропии).

Учитель физики: объясняет применение жидких кристаллов.

Формулировка темы и задач урока.

Формируют умение сравнивать, анализировать, обобщать информацию, проводить аналогии и делать выводы

Выдвигают предположения о теме урока. Записывают тему урока в тетрадь. Ставят цели и задачи урока

Выделение существенной информации из слов учителя. Осуществление актуализации личного жизненного опыта.

Осуществляют выбор эффективных путей и средств достижения целей.

Формирование умения слушать в соответствии с целевой установкой.

Планировать и корректировать свои действия. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний.

Формулируют собственное мнение и позицию, аргументируют и координируют ее с позициями партнеров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной

деятельности. Владеют нормами и техникой общения.

С целью организация коммуникативного взаимодействия для построения нового способа действия и его фиксации, целесообразно использовать метод фронтальной беседы

Контроль и самоконтроль

А сейчас на практике рассмотрим свойства кристаллических и аморфных тел.

Работа в группах. (учащиеся делятся на 4 группы, которые получают индивидуальные задания и задание заполнить свою часть обобщающей таблицы)

Задание для 1 группы:

- монокристаллы и поликристаллы;

- типы та свойства кристаллов

; анизотропия (работа с учебником стр.257)

Выполните задание №1. Рассмотрите строение кристаллов соли. Сделайте вывод о форме кристаллов одного и того вещества. Обратите внимание на цвет. Проанализируйте строениекристаллических решеток.

Вывод 1: Кристаллы разных веществ отличаются друг от друга. Кристаллы одного вещества одинаковы по форме, но могут отличаться по цвету.

Вывод 2 : Кристаллические решетки различных веществ разные, но атомы в кристаллах имеют определенные места и связаны с соседними атомами связями.

Задание для 2 группы:

- аморфные тела. Строение и свойства;

- изотропия (работа с учебником стр.259)

Выполните задание №2. Разогрейте в пламени спиртовки шляпку гвоздя и прикоснитесь им к смазанной парафином (шоколадом) поверхности стекла, слюды. Рассмотрите образованные следы. Что вы можете сказать об их форме?

Вывод 1: Отпечаток на стекле – идеальная окружность, а на слюде – напоминает овал. Стекло – это аморфное тело. Оно изотропное, то есть физические свойства одинаковы во всех направлениях. В данном случае одинаковая теплопроводность. Слюда – кристалл. Теплопроводность разная в разных направлениях. Наблюдаем явление анизотропии.

Задание для 3 группы:

- жидкие кристаллы: нематические, смектические, холестерические;

- строение и свойства жидких кристаллов

(работа с учебником стр.260)

Вывод: мыло – это пример жидких кристаллов. Жидкие кристаллы – анизотропны. Оно смыливается (отслаивается) слоями.

Задание для 4 группы:

Выполните задание №4. Рассмотрите леденец, сахар-рафинад и сахарный песок.

Что общего и в чем отличие?

Сахар –песок - это называется монокристалл САХАРОЗЫ!

А рафинад - нерегулярный поликристалл.

Леденец – аморфное тело.

К какой группе твердых тел вы бы отнесли сахарную вату? (аморфные).

(В течение нескольких месяцев сахарные леденцы могут кристаллизоваться, это можно проверить, если разломить леденец при этом мы увидим сахарные кристаллы. Таким образом, сахар является и кристаллическим, и аморфным телом).

Учитель контролирует работу.

(После выполнения практического задания учащиеся обсуждают результаты работы самостоятельно делают вывод).

формируют умение концентрировать внимание

закрепляют умение контролировать и корректировать свою деятельность, самостоятельно выполнятьпредложенное задание Работа в малых группах, заполняют таблицу, оформляют отчет.

Умение определять и формулировать цель исследовательской деятельности на уроке; самостоятельно контролировать свое время и управлять им; принимать решения в проблемной ситуации на основе переговоров; осуществлятьконстатирующий и предвосхищающий контроль по результату и по способу действия; актуальный контроль на уровне произвольного внимания; адекватно оценивать свои возможности достижения цели.Коммуникативные

Умение работать в группе – устанавливать рабочие отношения, эффективно сотрудничать; действовать с учетом позиции другого и уметь согласовывать свои действия; владеть нормами и техникой общения;устанавливать и сравнивать разные точки зрения, прежде чем принимать решения и делать выбор; аргументировать свою точку зрения, осуществлять взаимный контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую взаимопомощь; учитывать разные

мнения и стремиться к координации различных позиций в сотрудничестве

заполнять м дополнять таблицы; потребность поиска дополнительной информации длярешения учебных задач и самостоятельной познавательной деятельности.

С целью фиксирования и отработки полученных знаний, считаю целесообразным провести работу в малых группах (четверках)

Обобщение и систематизация знаний.

Обобщение затруднений учащихся

1.Древесина анизотропна. Является ли она кристаллическим телом?

2. Возникла бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным? (Нет, не возникла, т. к., если бы стекло было бы кристаллическим телом, оно бы не изменяло свои свойства под воздействиемтемпературы.)

3. Возникла ли бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным?

Шар, выточенный из монокристалла, при нагревании может изменить не только объем, но и форму. Почему?

Обучающиеся выполняют задание.

Участвуют в обсуждении во фронтальном режиме

Формирование навыков: работы с информацией: систематизировать, сопоставлять, анализировать, обобщать и интерпретировать информацию, содержащуюся в готовых информационных объектах;

Умение самостоятельно контролировать свое время и управлять им; адекватно оценивать свои возможности достижения цели.

КоммуникативныеОсуществлять взаимный контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую взаимопомощь; учитывать разные мнения и стремиться к координации различных позиций в сотрудничестве

С целью закрепление навыков новых знаний, целесообразно на данном этапе решить качественные задачи

Подведение итогов деятельности Самоанализ

Обучение методике выполнения домашнего задания

Предлагает учащимся вернуться к цели и задачам урока, проанализировать степень их достижения, объяснить результаты эксперимента. Рефлексия.

Объясняет объем домашнего задания, форму его выполнения, методы работы с домашним заданием.

§ упр. 31 на стр.135

На сегодняшнем уроке я узнал (научился, понял. Какие элементы урока вам показались сложными?) …

Фиксируют домашнее задание, слушают инструктаж по его выполнению, осмысливают домашнее задание, при необходимости задают вопросы.

Осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме.

Понимать на слух ответы обучающихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию.

Умение слушать в соответствии с целевой установкой. Уточнение и дополнение высказыванийобучающихся

Оценить собственную деятельность на уроке; дать качественную оценку всего класса поможет проведенная на уроке рефлексия.

Цель урока: Рассмотреть особенности строения и свойства газообразных, жидких и твёрдых тел с точки зрения молекулярно – кинетической теории.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Напольновская средняя общеобразовательная школа

Открытый урок по физике

"Строение газообразных, жидких и твёрдых тел"

Учитель математики

Лукашина Галина Васильевна

Задачи урока:

Образовательные

Способствовать овладению знаниями по теме “Строение газообразных, жидких и твёрдых тел”;

Установить характер зависимости сил притяжения и отталкивания от расстояния между молекулами;

Учиться решать качественные задачи.

Развивающие

умение применять знания теории на практике;

содействовать развитию речи, мышления

Воспитательные:

Формирование представлений о единстве и взаимосвязи явлений природы.

Формировать положительное отношение к предмету

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Форма урока: комбинированный

Комплексно-методическое обеспечение: Компьютер, экран, мультимедийный проектор, авторская презентация, образцы кристаллов, тестовые задания.

Межпредметные связи:

Организационный этап

Учитель: Здравствуйте. Ещё Наполеон I говорил: “Воображение правит миром”. А Демокрит утверждал, что “Ничего не существует кроме атомов”.

Этап постановки целей и задач урока.

Согласитесь! Мир удивителен и многообразен. Человек издавна пытался объяснить необъяснимое, увидеть невидимое, услышать неслышимое. Оглядываясь вокруг себя, он размышлял о природе и пытался решить загадки, которые она перед ним ставила.

Русский поэт Фёдор Иванович Тютчев писал.

Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик –
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.

Но со временем человек стал понимать, что именно закон стоит во главе всего, что нас окружает.

Вы, конечно же, ежедневно сталкиваетесь с различными физическими явлениями, которыми управляет закон, и в большинстве случаев можете предсказать, как они закончатся. Например, предскажите, чем закончатся следующие события:

Если открыть флакон с духами, то …;

Если нагреть лед, то …;

Если сильно сжать два кусочка пластилина, то …;

Если капнуть каплю масла на воду, то …;

Если опустить термометр в горячую воду, то …

Учитель: Итак, давая свои ответы, вы руководствовались определенными знаниями, полученными ранее. Мы с вами каждый день наблюдаем целый ряд окружающих нас предметов: столы, стулья, книги, ручки, тетради, автомобили и т.д. Скажите, они нам только кажутся сплошными или они на самом деле являются таковыми?

Ученик: Только кажутся.

Учитель: Тогда скажите, из чего состоят все вещества?

Ученик: Из молекул или атомов

Учитель: А, как вы думаете, молекулы различных веществ одинаковы или нет? Докажите.

Ученик: Нет. Они имеют разные химические соединения.

Учитель: Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул или нет?

Учитель: Почему?

Ученик: Потому что это одно и то же вещество, но в разном виде

Учитель: Вот, ребята, мы и подошли к теме нашего урока. Откройте рабочие тетради, запишите дату и тему нашего урока: “Строение газообразных, жидких и твёрдых тел”.

В мире нет двух совершенно одинаковых предметов. Невозможно найти две одинаковые песчинки в горе песка или два одинаковых листика на дереве, а вот молекулы одного и того же вещества совершенно одинаковы. Например, воду мы привыкли видеть в жидком состоянии. Химическая формула воды H₂O. В газообразном состоянии – это пары воды. (Какова химическая формула?). В твёрдом состоянии, это лёд или снег. Всё та же химическая формула - H₂O.

Тогда возникает вопрос: если молекулы одного и того же вещества совершенно одинаковы, то почему это вещество может находиться в разных агрегатных состояниях?

Вот на этот вопрос нам с вами и предстоит ответить сегодня на уроке.

Различают четыре агрегатных состояния вещества:

Сегодня мы поговорим о трёх из них. Прежде познакомимся с понятием – фазовый переход.

Фазовый переход – переход системы из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе скачкообразно изменяется какая-либо физическая величина (плотность, внутренняя энергия)

Реализация агрегатного состояния вещества зависит от соотношения кинетической и потенциальной энергии молекул, входящих в его состав.

Этап объяснения нового материала

Перед вами на столах лежат опорные конспекты. Что символизирует каждый рисунок? (Разные агрегатные состояния)

Облачко – газообразное состояние вещества, бутылка – жидкое, кубик – твёрдое состояние. Поэтапно разберём строение газообразных, жидких и твёрдых тел. Выводы запишем в тетрадях.

Расстояние между атомами или молекулами в газах в среднем во много раз больше размеров самих молекул. Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние между молекулами, но молекулы не сдавливают друг друга. Молекулы движутся с огромными скоростями — сотни метров в секунду. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга в разные стороны. Слабые силы притяжения молекул газа не способны удержать их друг возле друга. Поэтому газы могут неограниченно расширяться. Они не сохраняют ни формы, ни объема.

Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.

Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу, поэтому молекула жидкости ведет себя иначе, чем молекула газа. Зажатая, как в “клетке”, другими молекулами, она совершает “бег на месте” (колеблется около положения равновесия, сталкиваясь с соседними молекулами). Лишь время от времени она совершает “ прыжок”, прорываясь сквозь “прутья клетки”, но тут же попадает в новую клетку, образованную новыми соседями. Время оседлой жизни молекулы воды, т. е. время колебаний около одного определенного положения равновесия при комнатной температуре, равно в среднем 10 -11 с. Время же одного колебания значительно меньше (10 -12 —10 -13 с). С повышением температуры время оседлой жизни молекул уменьшается.

Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При попытке изменить объем жидкости (даже на малую величину) начинается деформация самих молекул, для этого нужны очень большие силы. Этим и объясняется малая сжимаемость жидкостей.

Как известно, жидкости текучи, т. е. не сохраняют своей формы, они принимают форму сосуда.

Характер молекулярного движения в жидкостях, впервые установленный советским физиком Я. И. Френкелем, позволяет понять основные свойства жидкостей. (Приложение 5)

Атомы или молекулы твердых тел в отличие от атомов и молекул жидкостей колеблются около определенных положений равновесия. Правда, иногда молекулы меняют положение равновесия, но происходит это редко. Вот почему твердые тела сохраняют не только объем, но и форму.

Есть еще одно важное различие между жидкостями и твердыми телами.

Жидкость можно сравнить с толпой людей, где отдельные индивидуумы беспокойно толкутся на месте, а твердое тело подобно стройной когорте тех же индивидуумов, которые хотя и не стоят по стойке смирно, но выдерживают между собой в среднем определенные интервалы. Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твердого тела, то получится правильная пространственная решетка, называемая кристаллической.

На рисунках изображены кристаллические решетки поваренной соли и алмаза. Внутренний порядок в расположении атомов кристаллов приводит к правильным внешним геометрическим формам.

Итак, пришло время ответить на поставленный в начале урока вопрос: от чего зависит, что одно и то же вещество может находиться в разных агрегатных состояниях?

Ответы учащихся: От расстояния между частицами, от сил взаимодействия, т.е от того, как расположены молекулы, как они движутся и как взаимодействуют друг с другом.

Этап закрепления пройденного материала. Игра “Что за состояние?”

Оценку “5” получает учащийся, набравший наибольшее количество баллов.

Этап проверки полученных на уроке знаний. Тест.

Заключительный этап.

А теперь давайте подведем итоги нашей работы на сегодняшнем уроке. Что нового узнали на уроке? Какие оценки получили.

Домашнее задание: § 62, ответить на вопросы после параграфа, заполнить таблицу.

Решать загадки можно вечно.
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем нам за урок,
А главное, чтоб был он впрок!

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Луганской Народной Республики

Открытый урок по физике

Подготовил: Крючков В.В.

Луганск 2019

Цели и задачи урока:

Дать представление о твердых телах, их физических свойствах, особенностях внутреннего строения, различиях в свойствах кристаллических и аморфных тел.

Развивать у учащихся наблюдательность, способность анализировать и делать выводы из наблюдаемых явлений, способность обобщать полученные результаты.

Оборудование:

модели кристаллических решеток; компьютер, мультимедийный проектор

I. Организационный момент (2 минуты).

II. Мотивация учебной деятельности учеников. Объявление темы и цели урока (5 минут).

Сегодня на уроке мы начинаем путешествие в мир твердых тел. Известно, что в зависимости от температуры и давления каждое простое или сложное химическое вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Человек живет на твердой поверхности Земли, и мир окружающих его вещей - в основном мир твердых тел. В течение многих тысячелетий человек использовал твердые тела в качестве конструкционных материалов в строительных сооружениях. Свойства твердых тел и материалов, которыми располагает общество, во многом определяет уровень его технического развития. Физика твердого тела служит основой современного материаловедения. Она указывает пути создания твердых тел и материалов с требуемыми свойствами, которые важны в технике. Твердые тела чрезвычайно разнообразны как по типам своего внутреннего строения, так и физическим свойствам. Практическая потребность в тщательном изучении физических свойств твердых тел привела к тому, что примерно половина всех физиков на Земле занимается исследованиями твердых тел, созданием материалов с заданными свойствами и разработкой их практического применения.

III. Восприятие и усвоение учениками учебного материала (35 минут).

В технике к твердым телам относят самые разнообразные конструкционные материалы: металлы, камни, пластмассы, стекло и т.д. Общим для них является способность сопротивляться изменению формы, или, как говорят, упругость формы. В физике твердые тела делят на аморфные и кристаллические. Причина такого деления - различия в их внутреннем строении, а следовательно, и в свойствах.

Кристаллические тела

Кристаллические тела (кристаллы) - это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве.

Частицы кристаллических тел образуют в пространстве правильную кристаллическую пространственную решетку.

Каждому химическому веществу, находящемуся в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая решетка, которая

задает физические свойства кристалла.

А это была всего лишь перестройка порядка атомов в кристаллах олова. Олово, переходя из белой разновидности в серую, рассыпается в порошок.

И белое и серое олово — это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества.

Кристаллы могут иметь различную форму и ограничены плоскими гранями.

Формы кристаллов: поваренной соли (1); берилла (2); турмалина (3); изумруда (4); гранита (5); кварца (6): алмаза (7); кальцита (8)

В природе существуют:
а) монокристаллы - это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой

б) поликристаллы - это кристаллические тела, сросшиеся из мелких, хаотически расположенных кристаллов

Большинство твердых тел имеет поликристаллическую структуру (металлы, камни, песок, сахар).

Анизотропия кристаллов

В кристаллах наблюдается анизотропия - зависимость физических свойств ( механической прочности, электропроводности, теплопроводности, преломления и поглощения света, дифракции и др.) от направления внутри кристалла.

Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах.

В поликристаллах (например, в большом куске металла) анизотропия в обычном состоянии не проявляется.
Поликристаллы состоят из большого количества мелких кристаллических зерен. Хотя каждый из них обладает анизотропией, но за счет беспорядочности их расположения поликристаллическое тело в целом утрачивает анизотропию.

Любое кристаллическое вещество плавится и кристаллизуется при строго определенной температуре плавления: железо — при 1530°,олово — при 232°, кварц — при 1713°, ртуть— при минус 38°.

Нарушить порядок расположения в кристалле частицы могут, только если он начал плавиться.

Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка - существует кристалл. Нарушился строй частиц - значит, кристалл расплавился - превратился в жидкость, или испарился - перешел в пар.

Аморфные тела

Аморфные тела не имеют строгого порядка в расположении атомов и молекул (стекло, смола, янтарь, канифоль).

В аморфных телах наблюдается изотропия - их физические свойства одинаковы по всем направлениям.

При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства (при ударах раскалываются на куски как твердые тела) и текучесть (при длительном воздействии текут как жидкости).

При низких температурах аморфные тела по своим свойствам напоминают твердые тела, а при высоких температурах - подобны очень вязким жидкостям.

Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления, а значит, и температуры кристаллизации.
При нагревании они постепенно размягчаются.

Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и жидкостями.

Интересно!
Одно и то же вещество может встречаться и в кристаллическом и в некристаллическом виде.

В жидком расплаве вещества частицы движутся совершенно беспорядочно.
Если, например, расплавить сахар:

Если расплав застывает медленно, спокойно, то частицы собираются в ровные ряды и образуются кристаллы. Так получается сахарный песок или кусковой сахар.

Только срок для разных веществ различен: для сахара это несколько месяцев, а для камня — миллионы лет.

Пусть леденец полежит спокойно месяца два-три. Он покроется рыхлой корочкой. Посмотрите на нее в лупу: это мелкие кристаллики сахара. В некристаллическом сахаре начался рост кристаллов. Подождите еще несколько месяцев — и уже не только корочка, но и весь леденец закристаллизуется.

Даже наше обыкновенное оконное стекло может закристаллизоваться. Очень старое стекло становится иногда совершенно мутным, потому что в нем образуется масса мелких непрозрачных кристаллов.

Любопытно!
Могут существовать разные кристаллические формы одного и того же вещества.
Например, углерод.

Графит - это кристаллический углерод. Из графита сделаны стержни карандашей, которые оставляют след на бумаге при легком надавливании. Структура графита слоиста. Слои графита легко сдвигаются, поэтому чешуйки графита пристают к бумаге при письме.

Но существует и другая форма кристаллического углерода — алмаз.

Так расположены атомы углерода в кристалле графита (справа) и алмаза (слева).

Алмаз — самый твердый на земле минерал.

Алмазом режут стекло и распиливают камни, применяют для бурения глубинных скважинах, полируют сверхтвердые сплавы, алмазы необходимы для производства тончайшей металлической проволоки диаметром до тысячных долей миллиметра, например, вольфрамовых нитей для электроламп.

IV. Подведение итогов (3 минуты).

Читайте также: