Цели урока: рассмотреть особенности молекулярного строения и свойства тел в различных агрегатных состояниях.
Задачи урока: способствовать формированию знаний у учащихся о фазовых переходах, умения объяснять свойства вещества в различных агрегатных состояниях, на основе молекулярного строения вещества; развивать представление о материальности мира, содействовать развитию речи, мышления; воспитывать положительное отношение к предмету.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Форма урока: комбинированный.
Ход урока
I. Актуализация знаний.
Учитель: Повторим, что мы узнали на прошлых уроках. Вспомним, что собой представляет модель материального тела?
Ученик: Моделью материального тела является совокупность движущихся и взаимодействующих между собой атомов (молекул).
Учитель: Какая физическая величина является главной характеристикой химического элемента?
Ученик: Заряд ядра атома.
II. Мотивационный этап.
Слайд: Лед, вода в сосуде и пар.
Учитель: Назовите вещества, из которых состоят эти тела.
Ученик: Вода.
Учитель: Вещество одно, а свойства разные. В 7-м классе мы уже рассматривали различие в свойствах тела находящегося в различных агрегатных состояниях. Чем это объясняется?
Ученик: Различием в расположении молекул и характере их движения.
Учитель: Сегодня на уроке мы рассмотрим этот вопрос на более высоком уровне. Запишите в тетради тему сегодняшнего урока: “Агрегатные состояния вещества
III. “Создание” новых знаний.
Учитель: С какими агрегатными состояниями вещества вы знакомы?
Ученик: Твердое, жидкое и газообразное.
Учитель: Вспомним основные свойства тел в каждом из этих агрегатных состояний.
Работа в группах: ученики выполняют задание и объясняют смысл своих действий и заполняют таблицу, начерченную на доске.
| Агрегатное состояние | Свойства |
| Твердое | |
| Жидкое | |
| Газообразное |
I группа: Даны несколько твердых тел: металлический цилиндр, деревянный брусок, модель кристаллической решетки поваренной соли. С помощью этих тел сформулируйте основные свойства тел находящихся в твердом состоянии.
II группа: Даны: колба, стакан с водой, пузырек. С помощью этих тел сформулируйте основные свойства тел находящихся в жидком состоянии.
III группа: Даны: стакан с водой, воронка с одетой на нее резиновой трубкой, пузырек с пробкой и спички.
Учитель: Есть и четвертое состояние вещества – это плазма. Вещество находится в твердом состоянии, как расположены в этом случае молекулы вещества и как они движутся?
Ученик: Если вещество находится в твердом состоянии, то его молекулы расположены упорядоченно, они плотно упакованы и совершают колебательные движения около определенных положений.
Слайд. Вещество находится в твердом состоянии, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии.
Слайд. Твердые тела делятся на кристаллические и аморфные. Кристаллическое состояние вещества — это агрегатное состояние, которое характеризуется большими силами взаимодействия между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами).
Частицы твердых тел совершают колебания около средних равновесных положений, называемых узлами кристаллической решетки.
Структура этих веществ характеризуется высокой степенью упорядоченности (дальним и ближним порядком) — упорядоченностью в расположении (координационный порядок), в ориентации (ориентационный порядок) структурных частиц, или упорядоченностью физических свойств (например, в ориентации магнитных моментов или электрических дипольных моментов).
Аморфные тела, хотя и рассматриваются обычно как твердые, представляют собой переохлажденные жидкости. Если рассматривать некоторый атом аморфного тела как центральный, то ближайшие к нему атомы будут располагаться в определенном порядке, но по мере удаления от "центрального" атома этот порядок нарушается, и расположение атомов становится случайным. К аморфным телам относятся стекло, пластмассы и т.д.
Жидкость - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкостям присущи некоторые черты твердого вещества (сохраняет свой объем, образует поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв) и газа (принимает форму сосуда, в котором находится).
В жидкости средняя энергия взаимодействия молекул примерно равна средней энергии теплового движения. Тепловое движение нарушает связь между молекулами и приводит к перемещению их относительно друг друга внутри объёма жидкости. В связи с этим жидкость принимает форму сосуда, в который она помещена.
Газ (французское gaz, происшедшее от греческого chaos — хаос) — это агрегатное состояние вещества, в котором силы взаимодействия его частиц, заполняющих весь предоставленный им объем, пренебрежимо малы. В газах межмолекулярные расстояния велики и молекулы движутся практически свободно.
Плазма – электронейтральная совокупность нейтральных и заряженных частиц. Плазма, состоящая из нейтральных атомов, электронов и ионов называется трехкомпонентной. Реальная плазма – многокомпонентная. Она состоит из атомов и молекул в основном и возбужденном состоянии. Положительных и отрицательных ионов, электронов и фотонов.
IV. Применение знаний. Сообщения учащихся:
“Жидкие кристаллы”
Всё чаще мы стали встречаться с термином “жидкие кристаллы”. Мы все часто с ними общаемся, и они играют немаловажную роль в нашей жизни. Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства. Что же это за вещества с таким парадоксальным названием “жидкие кристаллы” и почему к ним проявляется столь значительный интерес? В наше время наука стала производительной силой, и поэтому, как правило, повышенный научный интерес к тому или иному явлению или объекту означает, что это явление или объект представляет интерес для материального производства. В этом отношении не являются исключением и жидкие кристаллы. Интерес к ним, прежде всего, обусловлен возможностями их эффективного применения в ряде отраслей производственной деятельности. Внедрение жидких кристаллов означает экономическую эффективность, простоту, удобство.
Жидкий кристалл – это специфическое агрегатное состояние вещества, в котором оно проявляет одновременно свойства кристалла и жидкости. Сразу надо оговориться, что далеко не все вещества могут находиться в жидкокристаллическом состоянии. Большинство веществ может находиться только в трех, всем хорошо известных агрегатных состояниях: твердом или кристаллическом, жидком и газообразном. Оказывается, некоторые органические вещества, обладающие сложными молекулами, кроме трех названных состояний, могут образовывать особое агрегатное состояние — жидкокристаллическое. Это состояние осуществляется при плавлении кристаллов некоторых веществ. При их плавлении образуется жидкокристаллическая фаза, отличающаяся от обычных жидкостей. Эта фаза существует в интервале от температуры плавления кристалла до некоторой более высокой температуры, при нагреве до которой жидкий кристалл переходит в обычную жидкость. Чем же жидкий кристалл отличается от жидкости и обычного кристалла и чем похож на них? Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Этим он отличается от известных всем кристаллов. Однако, несмотря на это свойство, объединяющее его с жидкостью, он обладает свойством, характерным для кристаллов. Это – упорядочение в пространстве молекул, образующих кристалл. Правда, это упорядочение не такое полное, как в обычных кристаллах, но, тем не менее, оно существенно влияет на свойства жидких кристаллов, чем и отличает их от обычных жидкостей. Обязательным свойством жидких кристаллов, сближающим их с обычными кристаллами, является наличие порядка” пространственной ориентации молекул.
“Полярное сияние”
Полярные сияния возникают, когда движущиеся с высокой скоростью заряженные частицы (электроны и протоны), излучаемые Солнцем, попадают в магнитное поле Земли и сталкиваются с молекулами газа в верхних слоях атмосферы. Столкновения заряженных частиц с молекулами азота и кислорода, приводят их в возбужденное состояние. Выделяя избыток энергии, молекулы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, а молекулы азота - в фиолетовой. В результате в небе над полюсами возникают разноцветные полосы протяженностью около 4000 километров. Такие процессы происходят только в верхних слоях атмосферы, т.к. во-первых, в низких плотных слоях столкновения молекул воздуха друг с другом сразу отнимает у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в атмосферу Земли. Последние исследования показали, что молекулы воздуха возбуждаются в основном электронами. Как следует из названия, полярные сияния возникают в основном в районе полюсов Земли. Причина тому - отклонение заряженных частиц к полюсам магнитным полем Земли. Возникают полярные сияния, то есть свечение верхних разреженных слоев атмосферы, после взаимодействия атомов и молекул на высотах 90–1000 км. Полярные сияния симметричны, т.е. наблюдаются на обоих полушариях. Кроме того, это свечение наблюдается не только с земли, но и из космоса. Полярные сияния периодически наблюдаются у Венеры и Юпитера.
V. Закрепление изученного материала. Тесты в двух вариантах.
I
1. Какими общими свойствами обладают твердые тела?
А. Собственной формой и легко изменяемым объемом.
Б. Собственной формой и объемом.
В. Собственным объемом и изменчивостью формы.
2. Чем отличается, с молекулярной точки зрения, цинк в твердом и жидком состояниях?
А. Составом молекул.
Б. Ничем.
В. Расположением, взаимодействием и движением молекул.
3. Почему газы не имеют собственной формы?
А. Потому, что молекулы газа быстро движутся.
Б. Потому, что молекулы газа, практически не взаимодействуя, двигаясь свободно и хаотично, достигают всех стенок сосуда, и газ принимает его форму.
В. Из-за диффузии.
II
1. Какими общими свойствами обладают жидкости?
А. Отсутствие собственных формы и объема.
Б. Обладание собственной формой и объемом.
В. Наличие у них собственного объема и текучести, следовательно, изменчивостью формы.
2. В каком состоянии вещества его молекулы сближены на расстояния, меньшие размеров самих молекул, сильно взаимодействуют и остаются на одних и тех же местах, лишь совершая около них колебания?
А. Жидком.
Б.Газообразном.
В. Твердом.
3. Почему газы занимают все предоставленное им пространство?
А. Потому, что молекулы газа быстро движутся.
Б. Потому, что молекулы газа, практически не взаимодействуя, двигаясь свободно и хаотично, достигают всех стенок сосуда, и газ принимает его форму.
В. Вследствие диффузии.
VI. Домашнее задание.
П. 48, материал после параграфа с.285–286 [1].
Литература
- Касьянов В.А. Физика, 10.
- Шевцов В.А. Физика, 10 класс. Поурочные планы.