Тип урока: объяснение нового материала
Цели урока:
- Обучающие: повторить и систематизировать знания о свойствах кристаллов, рассмотреть особенности аморфных тел, провести сравнение, ввести понятия «изотропия», «анизотропия», «поликристалл», «монокристалл».
- Развивающие: развитие интереса к физике и математике, развитие логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения.
- Воспитательные: формирование научного мировоззрения, воспитание аккуратности, взаимопомощи.
Средства обучения:
- Учебник «Физика. 10 класс» Генденштейн Л.Э.
- Сборник задач по физике. Генденштейн Л.Э.
- Проектор, компьютер, видеоматериалы (Приложение 1).
- Демонстрационное оборудование – модель кристаллической решетки, образцы кристаллов слюды, кварца.
- Лабораторное оборудование – микроскопы, образцы веществ – соль, сахар, сахарный леденец.
Методы обучения:
- Словесный (объяснение учителя)
- Наглядный (видео)
- Практический (опытное исследование – наблюдение в микроскоп, решение задач)
План урока:
- Орг. момент
- Актуализация и мотивация знаний (повторение)
- Объяснение нового материала
- Закрепление
- Подведение итогов. Домашнее задание
Ход урока
1. Орг. момент.
2. Напомню, что мы продолжаем изучать молекулярно-кинетическую теорию.
– В чем состоит основная задача МКТ? (Ответ: МКТ объясняет свойства макроскопических тел на основе знаний о строении вещества и поведении молекул).
Мы рассмотрели подробно на предыдущих уроках особенности газов и жидкостей. Для завершения МКТ нам необходимо рассмотреть особенности твердых тел.
– Какие особенности о строении твердых тел нам известны из курса физики? (Ответы: молекулы расположены очень близко друг к другу, силы взаимодействия между молекулами велики, молекулы совершаю колебания около своих положений равновесия).
– В чем отличия в строении жидкостей и твердых тел? (Ответ: в силах взаимодействия между молекулами, в расположении частиц, в скоростях и видах движения молекул).
Итак, главная особенность – это правильное расположение атомов, т.е. наличие кристаллической решетки, поэтому большинство твердых тел называют кристаллическими. Однако, существует еще одна группа твердых тел, о которых мы раньше не говорили – это аморфные тела. Итак, тема сегодняшнего урока «Кристаллические и аморфные тела». (Слайд 1) (Приложение 1)
3. Некоторые свойства кристаллов мы знаем. Вспомните, что можно сказать о форме и объеме твердых тел? (Ответ: сохраняются и форма, и объем)
Для систематизации знаний о твердых телах и для сравнения кристаллов и аморфных тел в процессе урока будем заполнять следующую таблицу (таблица приготовлена заранее на доске или можно вывести на экран через компьютер):
Свойства |
Кристаллические тела |
Аморфные тела |
Строение Наличие плоских граней Правильная геометрическая форма Зависимость физических свойств от направления Температура плавления Деление на группы Сохранение формы и объема Примеры веществ |
|
|
Начертите таблицу в тетради.
В колонку «Кристаллические тела» впишите, что нам известно о форме и объеме кристаллических тел.
(Слайд 2)
На рисунке показаны кристаллические решетки различных веществ. Обратите внимание на то, что линии, соединяющие положения атомов, образуют правильные геометрические фигуры: квадраты, прямоугольники, треугольники, 6-угольники и т.д.
Т.е. кристаллы – это твердые тела, атомы которых расположены в определенном порядке (записать в таблицу).
Правильное расположение атомов хорошо демонстрирует модель кристаллической решетки.
Демонстрация модели кристаллической решетки графита.
(Слайд 3) Из уроков химии вы знаете, что кристаллические решетки могут состоять не только из нейтральных атомов, но и из ионов. На рисунке – ионные кристаллические решетки поваренной соли и хлорида цезия. При этом мы опять же наблюдаем правильное расположение частиц в пространстве.
(Слайд 4) Бывает, что одни и те же атомы образуют разные вещества с абсолютно разными свойствами в зависимости от вида кристаллической решетки: слева – слоистая решетка графита (модель которого мы только видели). Графит – мягкое, непрозрачное, проводящее ток вещество. Справа – алмаз с каскадной решеткой, состоящей из тех же атомов углерода. Алмаз – прозрачный кристалл, диэлектрик, самое прочное вещество в природе.
(Слайд 5) Графит и алмаз.
Следствием правильного расположения атомов является наличие плоских граней и правильная геометрическая форма кристаллов (независимо от размера), симметрия. Обратите внимание на это на следующих слайдах:
(Слайд 6) Йодид свинца. Размеры кристалликов разные, а форма повторяется. Кроме того, если кристалл расколется на части, то все они будут такой же формы.
(Слайд 7) Алмазы
(Слайд 9) Снежинки.
(Слайд 10) Кварц.
Исследование. У вас на столе находятся различные вещества и микроскопы. Настройте свет в микроскопе, положите на предметное стеклышко крупинки соли и рассмотрите их. Что из перечисленных уже особенностей кристаллов подтверждается при наблюдении кристалликов соли? (Правильная форма в виде кубиков, видны плоские грани).
Внутри кристалла расстояния между атомами в разных направлениях разные, поэтому и взаимодействия между атомами различны. Давайте подумаем, к чему это приводит.
Еще раз посмотрим на модель решетки графита.
– Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями? (Ответ: в отдельных слоях, так как частицы ближе расположены друг к другу).
– Как это может повлиять на прочность кристалла? (Ответ: прочность скорее всего будет отличаться).
– В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в перпендикулярном направлении? (Ответ: вдоль слоя).
Итак, физические свойства различны по разным направлениям. Это называется анизотропией. Запишем в таблицу: кристаллы анизотропны, т.е. их физические свойства зависят от выбранного в кристалле направления (теплопроводность, электропроводность, прочность, оптические свойства). Это основное свойство кристаллов!!
Демонстрация кусочков слюды и ее способности легко расслаиваться, но при этом трудно разорвать пластинку слюды поперек слоев.
(Слайд 11) Рассмотрим еще одну особенность кристаллов.
– Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а справа – сросшиеся кристаллики).
Одиночные кристаллы называются монокристаллами, а множество спаянных друг с другом кристалликов – поликристаллы (записать в таблицу).
(Слайд 12) Примеры монокристаллов – драгоценные камни (сапфиры, рубины, алмазы). Так выглядит кристалл рубина в природе.
(Слайд 13) Для ювелирных изделий им придают дополнительную огранку. К поликристаллам относятся все металлы.
(Слайд 14) А здесь сахар в трех состояниях: сахарный песок, сахар-рафинад, и сахарный леденец.
– Есть ли среди этих образцов монокристаллы? (Ответ: сахарный песок).
– Есть ли среди этих образцов поликристалл? (Ответ: сахар-рафинад).
– Можем ли мы утверждать, что леденец имеет правильную форму? Есть ли у него плоские грани? (Ответы: нет).
Исследование. Рассмотрите в микроскоп крупинки сахара и кусочки леденца. Что можно сказать о форме крупинок, о наличии плоских граней, о повторяемости формы в разных крупинках? (ответ: у крупинок сахара есть все признаки кристаллов, у крупинок леденца их нет).
(Слайд 15) Вот фотографии, сделанные с помощью микроскопа: слева – крупинка сахарного песка, справа – кусочек леденца. Обратите внимание на скол леденца.
В отличие от кристаллов сахарный леденец может и раскалываться и размягчаться, постепенно переходя в жидкое состояние, при этом меняя форму. Все аморфные тела – это вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости пространственной структуры. (Слайд 16) Следствием этого является изотропия – одинаковые физические свойства по разным направлениям (записать в таблицу).
(Слайд 17) Еще один пример вещества в кристаллическом и аморфном состояниях (песок и стекло). Важно, что из-за разных расстояний между атомами даже в соседних ячейках, разрушаться пространственная решетка не будет при определенной температуре, как это происходит у кристаллов. У аморфных тел существует промежуток температур, при котором вещество плавно переходит в жидкое состояние.
(Слайд 18) Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин и другие.
4. Для закрепления материала отвечаем на вопросы № 597, № 598 из сборника задач Рымкевича А.П., № 17.26, 17.30 из сборника задач Генденштейна Л.Э.
Если остается время – решаем задачи из ЕГЭ (А10, А11).
5. Домашнее задание: заполнить до конца таблицу, §30.