Тип урока: Урок изучения нового материала.
Цели урока:
- Образовательные: вызвать объективную необходимость изучения нового материала; способствовать овладению знаниями по теме “Строение вещества. Молекулы”.
- Развивающие: содействовать развитию речи, мышления, познавательных и общетрудовых умений; продолжить работу по формированию умений делать выводы из наблюдений.
- Воспитательные: формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительную мотивацию к учению; способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, приборы и материалы для демонстрационных и фронтальных опытов.
Фронтальные опыты: делимость куска мела, испарение капельки спирта, сжатие воздуха в медицинском шприце, деформация растяжения резинового жгута.
Демонстрационные опыты: делимость воды, делимость воздуха, деформация резинового шарика, заполненного воздухом, смешивание гороха и пшена, воды и спирта, изменение объема стального шарика при изменении температуры, поднятие и опускание уровня жидкости в трубке, в резервуаре термометра, растворение кристаллика марганцовки в воде.
Ход урока
- Организационный этап.
- Проверка домашнего задания. Фронтальный опрос.
- Что такое температура?
- Чем её измеряют? В каких единицах?
- Расскажите об устройстве и принципе действия термометра.
- Этап постановки целей и задач урока.
Учитель: Все окружающее человека – вода, воздух, горы, деревья – обладают своими свойствами. Объекты отличаются по форме, цвету, запаху, у них различные свойства. Две маленькие капли воды сливаются в одну, но в то же время два стальных шарика при ударе отскакивают друг от друга. Немного нагрев кусок воска, мы наблюдаем, как он превращается в жидкость. Почему это происходит? Почему каучук упругий, а воск мягкий? Почему при нагревании твердые тела превращаются в жидкости, а жидкости - в газ? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо иметь представление о строении вещества. Знания о строении вещества помогают не только объяснять суть явления, они помогают предсказывать, как будет происходить явление, что нужно сделать, чтобы его ускорить или замедлить, т.е. помогают управлять явлениями. Изучив строение тел, можно объяснить их свойства, а также создать новые вещества с нужными свойствами – твердые и прочные сплавы, жароупорные материалы. Так были созданы такие материалы, как пластмассы, каучук, капрон, лавсан, нашедшие широкое применение в технике, медицине и быту (слайд 2). О строении вещества помогают судить некоторые явления и опыты. И сегодня мы с вами проведём опыты, которые нам помогут узнать о строении вещества.
- Этап получения новых знаний.
Опыт 1.
Учитель: У вас на парте лежит кусочек мела. Разломите его. Можно ли его ещё разделить на части?
Ученик: Да.
Учитель: Как?
Ученик: Разломить еще.
Учитель: Дробление веществ доказывает их дискретность (делимость). Проведите пальцем по поверхности мела. Что остаётся у вас на руках?
Ученик: Частички мела.
Учитель: Из чего же состоит кусок мела?
Ученик: Из частиц мела.
Опыт 2.
Учитель: Возьмём стакан с водой. Можем ли мы воду разделить на более мелкие порции?
Ученик: Да.
Учитель: Как?
Ученик: Отлить в другой стакан.
Учитель: А эти порции ещё на более мелкие?
Ученик: Да.
Учитель: И эта маленькая порция из чего будет состоять?
Ученик: Из частиц воды.
Опыт 3.
Учитель: А можно ли воздух поделить на более мелкие порции?
Ученик: Нет.
Учитель: Возьмем воздушный шарик. Выпустим из него часть воздуха. Потом еще часть воздуха. И эта маленькая порция воздуха из чего будет состоять.
Ученик: Из частиц.
Учитель: Возможен и обратный процесс – получение целого из отдельных частей (две капли воды могут слиться в одну большую каплю, из отдельных кирпичей можно построить большой дом, множество песчинок образуют песчаные дюны).
Опыт 4.
Учитель: Капнем немного спирта на фильтровальную бумагу. (Учитель проходит по рядам и капает на кусочки фильтровальной бумаги капельку спирта). Пятно через некоторое время исчезает. Куда исчез спирт?
Ученик: Испарился.
Учитель: Мгновенно ли он исчез?
Ученик: Нет.
Учитель: Видели ли вы, как спирт “покидал” бумагу?
Ученик: Нет.
Учитель: Какую гипотезу о строении вещества можно выдвинуть для объяснения такого постепенного исчезновения?
Ученик: Вещество состоит из частиц.
Учитель: Запишите в тетрадь этот вывод “Вещество состоит из частиц” (слайд 3). То, что вещества состоят из мельчайших частиц, объясняет распространение запаха, испарение жидкости и твердых тел.
Опыт 5.
Учитель: Возьмём воздушный шарик. Надавим на него. Что изменилось?
Ученик: И форма и объём.
Учитель: Какое вещество находится внутри шарика?
Ученик: Воздух.
Учитель: Из чего он состоит?
Ученик: Из частиц.
Учитель: Изменилось ли их число?
Ученик: Нет.
Учитель: А сами частицы могли уменьшиться в размере?
Ученик: Нет.
Учитель: Тогда как вы можете объяснить изменение объёма воздуха в шарике?
Ученик: Между частицами воздуха есть промежутки.
Опыт 6.
Учитель: Смешаем горох и пшено, взятые в равных объёмах (учитель смешивает вещества, тщательно встряхивает емкость со смесью). Что можно сказать об объеме смеси?
Ученик: Получили заметно меньший объем, чем сумма объёмов гороха и пшена, взятых в отдельности.
Опыт 7.
Учитель: Смешаем воду и спирт, взятых в равных объемах. (Спирт можно заменить ацетоном или насыщенным раствором сульфатаммония). Получили заметно меньший объем, чем сумма объёмов воды и спирта, взятых в отдельности. Какой вывод можно сделать из этих опытов?
Ученик: Между частицами есть промежутки.
Опыт 8.
Учитель: Возьмите шприц, зажмите отверстие для иглы пальцем и попытайтесь сжать в нем как можно сильнее воздух. На какую часть своего объема он сжался?
Ученик: Больше, чем наполовину.
Учитель: Почему?
Ученик: Промежутки между частицами уменьшаются.
Опыт 9.
Учитель: Возьмите резиновый жгут. Растяните его. Что можно сказать о промежутках между частицами резины в этом случае?
Ученик: Промежутки между частицами увеличиваются
Учитель: Все эти опыты указывают на то, что вещества состоят из отдельных частиц, разделенных промежутками. Изменение расстояния между частицами приводит к изменению объема тела.
Запишите в тетрадь этот вывод “Между частицами есть промежутки” (слайд 4).
Опыт 10.
Учитель: Возьмем металлический шарик и кольцо. Легко ли проходит металлический шарик сквозь кольцо? (Слайд 5, рис.1)
Ученик: Легко.
Учитель: Возьмём и подержим его в пламени спиртовки? Проходит ли теперь шарик сквозь кольцо?
Ученик: Нет.
Учитель: Как вы думаете почему?
Ученик: При нагревании расстояние между частицами увеличивается.
Учитель: Охладим шарик. Проходит сквозь кольцо?
Ученик: Свободно.
Учитель: Что же произошло при охлаждении шарика?
Ученик: Расстояние между частицами уменьшилось.
Опыт 11.
Учитель: При нагревании расширяются и жидкости. Колбу с водой закроем пробкой, в которую вставлена узкая стеклянная трубка. При нагревании воды в колбе уровень воды в трубке повышается, при охлаждении - понижается. (Слайд 5, рис. 2). На этом основан принцип действия обычного термометра для измерения температуры. В трубке термометра спирт.
Опыт 12.
Учитель: Если опустим термометр в горячую воду, что произойдёт через некоторое время? (Погружает термометр в сосуд с горячей водой).
Ученик: Спиртовая жидкость в трубке термометра будет подниматься.
Учитель: А если опустим его в холодную воду? (Учитель опускает термометр в сосуд с холодной водой).
Ученик: Жидкость в трубке будет опускаться.
Учитель: Какой вывод можно сделать из этих опытов?
Ученики: При изменении температуры промежутки между частицами изменяются. При этом изменяется объём вещества. (Слайд 6)
Учитель: Мы с вами каждый день наблюдаем ряд окружающих нас предметов: столы, стулья, книги, парты. Теперь вы знаете, что все они состоят из частиц, между которыми есть промежутки. Посмотрите на эти предметы. Разве вы видите промежутки?
Ученик: Нет.
Учитель: Почему же эти тела кажутся нам сплошными, или они на самом деле являются таковыми?
Ученик: Частицы очень маленькие и их очень много.
Учитель: Действительно, то, что любая жидкость или твердое тело кажутся сплошными, указывает на очень малые размеры частиц и промежутков между ними. Докажем это. Проведём следующий опыт.
Опыт 13.
Учитель: Растворим маленькую крупинку марганцовки в воде, налитой в стакан. Отольём немного окрашенной воды в другой стакан и дольём в него чистую воду. Что наблюдаем?
Ученик: Раствор окрашен слабее.
Учитель: Повторим предыдущее действие. Что теперь наблюдаем?
Ученик: Раствор окрашен ещё слабее.
Учитель: С каждым разом мы убеждаемся в том, что раствор окрашен всё слабее. Рассмотрим последний раствор. Он хотя и слабо, но равномерно окрашен. Сохранилось ли основное свойство вещества - цвет - при уменьшении концентрации раствора?
Ученик: Да.
Учитель: Можете ли вы сделать предположение о том, сколько частичек марганцовокислого калия еще осталось в последнем стакане? А сколько их тогда было в первом стакане?
Ученик: Их очень много.
Учитель: Вспомнив размеры кристалликов, брошенных нами в воду, можете ли вы сказать что-либо о размерах мельчайших частиц вещества?
Ученик: Они очень маленькие.
Учитель: Запишите в тетрадь этот вывод “Частицы очень маленькие. Их очень много” (слайд 7). А теперь перед нами стоит проблема: “Сможем ли мы дальше делить раствор марганцовки? Т.е при любом сколь угодно большом количестве стаканов марганцовка будет обнаружена в последнем из них?”.
Ученик: Нет.
Учитель: Следовательно, в самой малой порции вещества очень много частиц, которые очень малы и по размерам, и по массе. Запишите в тетрадях: “Молекула – мельчайшая частица вещества” (слайд 8). Молекула - от лат “moles” - масса с уменьшительным суффиксом “cula” - массочка. Сам термин появился в науке сравнительно недавно (1647 г. фр. ученый Пьер Гассенди). Самая малая частица воды – молекула воды. Самая малая частица сахара – молекула сахара. Молекулы сохраняют основные свойства вещества. Молекула сахара - сладкая. Молекула соли – солёная. Молекула марганцовки – розовая.
Учитель: А, как вы думаете, молекулы различных веществ одинаковы или нет?
Ученик: Нет.
Учитель: Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул или нет?
Ученик: Да.
Учитель: Почему?
Ученик: Потому что это одно и то же вещество, но в разном виде.
Учитель: Молекула сахара везде одна и та же: и в сахарнице и в варенье, и в сладком чае. Нельзя отличить воду, полученную из сока или из молока, от воды, полученной путем перегонки из морской воды. Запишите в тетрадях: “Молекулы разных веществ различны. Молекулы одного вещества одинаковы” (слайд 9).
Учитель: Каковы же размеры молекул? Известно, что кусок сахара можно растолочь на очень маленькие крупинки, зерно пшеницы размолоть в муку. Капля масла, растекаясь по поверхности воды, может образовать плёнку, толщина которой в десятки тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса. Но в крупинке воды и в толще масляной плёнки содержится не одна, а много молекул. Значит, размеры молекул этих веществ ещё меньше, чем размеры крупинки муки и толщина плёнки. Давай попробуем представить их размеры. Молекула во столько раз меньше яблока среднего размера, во сколько раз яблоко меньше земного шара. (Слайд 11). Если бы молекулы стали размером с точку на листе бумаги. Тогда все бы тела тоже увеличились и верхушка Эйфелевой башни достала бы до Луны, люди бы были высотой 1700 км, мыши были бы длинной 100 км, а мухи – 7 км, каждый волос был бы толщиной 100 м, красные тельца нашей крови – эритроциты имели бы в поперечнике 7 м. Вот еще пример: одна капля воды содержит столько же молекул, сколько таких капель в Черном море. А вот примеры, дающие представление о количестве молекул в небольшом объеме вещества. Если в океан вылить один литр спирта и дождаться когда молекулы спирта распределятся равномерно по всей водной массе мирового океана, то теперь в каком бы месте мирового океана мы ни зачерпнули воды литровой кружкой, в ней найдется в среднем 7000 молекул того литра спирта, который был вылит в океан. А в каждом зачерпнутом наперстке можно было бы выловить 7 штук спиртовых молекул. А если взять число кирпичей, равное числу молекул газа объемом с наперсток, и уложить их плотно, то эти кирпичи покрыли бы поверхность всей суши земного шара слоем в 120 м, т.е. высотой в четыре десятиэтажных дома.
Учитель: Можно ли увидеть молекулы невооружённым глазом?
Ученик: Молекулы нельзя увидеть невооружённым глазом.
Учитель: Запишите в тетрадях: “Молекулы нельзя увидеть невооружённым глазом” (слайд 12).
Учитель: Молекулы хоть и очень маленькие частицы, но они делимы. Молекулы состоят из атомов, частиц ещё более мелких. Запишите в тетрадях: “Молекулы состоят из атомов” (слайд 13). Истоки теории внутреннего строения вещества лежат в древности. Древнегреческий ученый Демокрит (слайд 14) впервые высказал гениальное предположение о том, что все тела состоят из мельчайших неделимых и неизменных частичек — атомов, которые находятся в движении и, взаимодействуя между собой, образуют все тела природы. Основные мысли учения Демокрита об атомах были изложены римским поэтом и философом Лукрецием Каром в классической поэме “О природе вещей”. Вот что он писал:
...Выслушай то, что скажу, и ты сам, несомненно, признаешь,
Что существуют тела, которых мы видеть не можем.
Ветер, во-первых, морей неистово волны бичует,
Рушит громады судов и небесные тучи разносит,
Или же, мчась по полям, стремительным кружится вихрем,
Мощные валит стволы, неприступные горные выси,
Лес низвергая, трясет порывисто: так, налетая,
Ветер, беснуясь, ревет и проносится с рокотом грозным.
Стало быть, ветры — тела, но только незримые нами...
...Далее, запахи мы обоняем различного рода,
Хоть и не видим совсем, как в ноздри они проникают.
Также палящей жары или холода нам не приметить
Зреньем своим никогда, да и звук увидать невозможно.
Но это все обладает, однако, телесной природой,
Если способно оно приводить наши чувства в движенье:
Ведь осязать, как и быть осязаемым, тело лишь может.
И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,
Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;
Видеть, однако, нельзя, как влага на нем оседает,
Да и не видно того, как она исчезает от зноя.
Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,
Что недоступны они совершенно для нашего глаза.
Так и кольцо изнутри, что долгое время на пальце
Носится, из году в год становится тоньше и тоньше;
Капля за каплей долбит, упадая, скалу; искривленный
Плуга железный сошник незаметно стирается в почве;
И мостовую дорог, мощенную камнями, видим
Стертой ногами толпы; и правые руки у статуй
Бронзовых возле ворот городских постепенно худеют
От припадания к ним проходящего мимо народа.
Нам очевидно, что вещь от стиранья становится меньше,
Но отделение тел, из нее каждый миг уходящих,
Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво.
Наблюдая различные природные явления, Демокрит пришел к убеждению, что тела только кажутся нам сплошными, на самом же деле они состоят из мельчайших частиц, но они настолько малы, что увидеть их невозможно. Демокрит предполагал, что у различных тел эти частицы различны по форме. Он назвал эти мельчайшие частички “атомами”, что по-гречески означает “неделимые”. Замечательная догадка Демокрита позднее была надолго забыта, и более тысячи лет в ученом мире безраздельно господствовало ошибочное учение Аристотеля, утверждавшего, что все вещества могут взаимно превращаться друг в друга. Аристотель категорически отрицал существование атомов. Любое тело можно делить до бесконечности - учил Аристотель.
В 1647 г. француз Пьер Гассенди издал книгу, в которой отрицал учение Аристотеля и утверждал, что все вещества в мире состоят из неделимых частичек - атомов, которые отличаются друг от друга формой, размерами и массой.
Таким образом, древние ученые высказали многое из современных представлений о строении вещества. В ту пору их высказывания являлись, конечно, лишь гениальными догадками, основанными на наблюдениях, но не подтвержденными никакими экспериментальными фактами.
Перед нами опять возникает проблема: Мы не видим атомов. Тела нам представляются сплошными. Как же доказали их существование? Древние атомисты не могли дать каких-либо прямых доказательств справедливости своей гипотезы. Только наука XX в. представила многочисленные прямые доказательства существования атомов и молекул. Ученые придумали приборы, которые помогают нам увидеть атомы. Атомы можно увидеть в самые современные электронные и ионные микроскопы! (Слайды 15, 16, 17). Современные электронно-голографические микроскопы дают увеличение в 70 миллионов раз. (Слайды 18 -24). Получены следы отдельных частиц (камера Вильсона, пузырьковая камера). (Слайд 25).
Учитель: Атомы каждого вида принято обозначать специальными символами. Например: (записываем на доске и в тетрадях): “О – атом кислорода, H – атом водорода, С – атом углерода” (слайд 26).
Молекулы также обозначаются специальными символами (химическими формулами). Например: О2 – молекула кислорода. Она состоит из 2-х атомов кислорода. Н2 – молекула водорода. Она состоит из 2-х атомов водорода. Н2О – молекула воды. Она состоит из 2-х атомов водорода и одного атома кислорода (слайд 27).
Учитель: Скажите, в состав молекулы входит один атом, два или более? И от чего зависит это количество?
Ученик: В состав молекулы может входить много атомов, это зависит от вещества.
Учитель: Атомов в природе чуть больше 100, но их комбинации создают то огромное многообразие веществ, которое окружает нас. В природе 88 атомов, остальные получены в лабораториях. Существуют молекулы-гиганты, в которых содержатся тысячи и сотни тысяч атомов. Это молекулы каучука, клетчатки, других органических веществ. Самые большие молекулы из известных – молекулы некоторых белковых веществ- весят приблизительно в миллион раз больше молекулы воды. Молекула гемоглобина, красящего вещества крови, состоит из 1400 атомов, молекула пенициллина – из 41 атома. При помощи шариков можно конструировать модели молекул. (Демонстрация пространственных кристаллических решеток). М.В. Ломоносов (1711-1765) (слайд 28) - великий просветитель и основатель науки в России писал, что молекула может быть однородной и разнородной. В первом случае в молекуле группируются однородные атомы, во втором -молекула состоит из нескольких видов атомов. Если какое-либо тело составлено из однородных молекул, то его надо считать простым. Если тело состоит из молекул, построенных из различных атомов, Ломоносов называл его смешанным (слайд 29). Не все тела состоят из молекул. Есть тела, состоящие из атомов (алмаз, графит), ионов (поваренная соль). Атомы очень маленькие частицы, но и они имеют сложное строение. Существуют ещё более мелкие частицы (протоны, нейтроны, электроны), о которых вы узнаете позже.
- Этап обобщения и закрепления нового материала.
Учитель: Итак, вы теперь знаете, из чего состоят вещества. Глядя на свой опорный конспект в тетради, ответьте на вопросы:
- В чем заключается гипотеза о строении вещества?
- Почему не видны частицы, из которых состоят тела?
- Как объяснить высыхание белья после стирки?
- Этап первичного контроля знаний.
Учитель: А теперь постарайтесь применить знания о строении вещества, полученные на сегодняшнем уроке. Учитель предлагается ряд утверждений, ученики записывают под соответствующим номером “да”, если считают утверждение верным, или “нет”, если считают его неверным:
I вариант
- Вещество состоит из мельчайших частиц, едва различимых невооруженным глазом (нет).
- Объем газа при нагревании увеличивается, так как каждая молекула становится больше по размеру (нет).
- Пленка масла, растекаясь по поверхности воды, может занять любую площадь (нет).
- Молекулы воды точно такие же, как и молекулы льда (да).
- Атомы состоят из молекул (нет).
II вариант
- Объем тела при нагревании уменьшается (нет).
- Объем жидкости при охлаждении уменьшается, так как промежутки между молекулами становятся меньше (да).
- При сжатии газа уменьшается размер молекул (нет).
- Молекулы водяного пара отличаются от молекул воды (нет).
- Газом из двухлитрового сосуда можно заполнить четырехлитровый сосуд (да).
- Взаимопроверка диктанта.
Учитель: Что ж, наш урок подходит к завершению. Я надеюсь, что полученные вами знания о строении вещества вы будете использовать не только на уроках по различным предметам, но и будете применять их в повседневной жизни. А теперь давайте подведём итоги. Выставим оценки.
- Домашнее задание:
- Выполнить домашнюю лабораторную работу “Наблюдение делимости вещества”.
- Придумать один или несколько опытов, доказывающих, что между молекулами имеются промежутки, и доказывающих, что размеры молекул малы.
- Создать с помощью подручных средств (пластилина, бумаги, клея и т.д) макет молекулы воды.
Литература:
- Книга для чтения по физике: Учебн. Пособие для учащихся 6-7 классов сред. Шк. / Сост. И.Г. Кириллова. – 2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1986. – 207 с.
- Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы: Пособие для учителя/ А.В. Усова, В.П. Орехов, С.Е. Каменецкий и др.; Под ред. А.В. Усовой. – 4-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1990. – 319 с.
- А.Е. Гуревич, Д.А. Исаев, Л.С. Понтак. Физика и химия. 5-6 кл.: Учебн. для общеобразоват. учебн. заведений / А.Е. Гуревич, Д.А. Исаев, Л.С. Понтак. – М.: Дрофа, 2001. – 192 с.
- Перынкин А.В. Физика: Учебн. для 7 кл. сред. шк. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с.
- Полянский С.Е. Поурочные разработки по физике. 7 класс. М.: “ВАКО”, 2004, 240 с.