Головна » Статті » Конспекти уроків для старших класів » Конспекти уроків з фізики 10 клас (нова програма)

УРОК № 74 / ІІІ.2-7. КРИСТАЛІЧНІ ТА АМОРФНІ ТІЛА. РІДКІ КРИСТАЛИ

УРОК № 74 / ІІІ.2-7. КРИСТАЛІЧНІ ТА АМОРФНІ ТІЛА. РІДКІ КРИСТАЛИ

Мета: 1) сформувати в учнів уявлення про твердий стан речовини, ввести поняття кристалічної ґратки, дальнього та ближнього порядку, розглянути основні властивості моно- та полікристалів;

2) продовжити формування уявлення про внутрішній світ речовини, показати різноманіття кристалів та з'ясувати взаємозв'язок між властивостями кристалів та їхньою внутрішньою будовою;

3) показати роль наукового пізнання природи та застосування фізичних теорій для пояснення властивостей речовини, що перебуває в твердому стані, продовжити формування політехнічного світогляду учнів.

Очікувані результати: учні оперують поняттями: моно-, полікристал, кристалічна ґратка, дефекти в кристалах; пояснюють залежність між внутрішньою будовою кристала та його фізичними властивостями.

Тип уроку: урок поглиблення знань учнів.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 2 хв

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 2 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель пропонує учням пояснити хід розв'язування домашніх задач

Формування самоосвітньої компетентності учнів, компетентності у природничих науках, вміння використовувати теоретичні знання в нестандартних ситуаціях

Учні пояснюють хід розв'язання задач

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Вивчення нового матеріалу проходить за планом:

1. Властивості твердих тіл.

2. Кристалічні та аморфні тіла, їхні властивості.

3. Застосування кристалів.

4. Рідкі кристали.

1. Властивості твердих тіл

Пригадайте, які властивості твердих тіл ви знаєте?

1). Збереження форми і об’єму.

2). Топлення за певної температури — температури топлення.

3). Має впорядковану внутрішню будову.

У техніці твердими тілами вважають найрізноманітніші конструкційні матеріали: метали, камені, пластмаси, скло тощо. Загальним для них є здатність чинити опір зміні форми, або, як кажуть, пружність форми. У фізиці тверді тіла розділяють на аморфні та кристалічні. Причина такого розподілу — відмінності в їхній внутрішній будові, а отже, і у властивостях.

Тверді тіла — це тіла, що перебувають переважно в кристалічному стані.

Більшість тіл, що оточують нас, — речовини в твердому стані. Спеціальна галузь фізики займається вивченням будови і властивостей твердих тіл. «Фізика твердого тіла» - провідна галузь у всіх фізичних дослідженнях. У будь-якій галузі техніки використовують властивості твердого тіла: механічні, електричні, оптичні тощо. Все більшого застосування в техніці отримують кристали.

2. Кристалічні тіла

Кристали відрізняються зовнішніми ознаками: правильністю форми, наявністю плоских граней, симетрією. Це пояснюється тим, що внутрішня будова кристалів — впорядкована. У розташуванні молекул існує як ближній, так і дальній порядок. Це означає, що порядок розташування частинок зберігається як в малій області, так і на великих відстанях в будь-якій частині кристала. У аморфних тіл існує лише ближній порядок у розташуванні атомів. У цьому проявляється подібність аморфних тіл і рідин.

· Упорядковану структуру кристалів називають кристалічною ґраткою.

Існування кристалічних речовин можна пояснити з енергетичних позицій. У кристалі атоми (іони, залежно від виду ґратки) розташовані на оптимально близькій відстані і перебувають у стані стійкої рівноваги. Стійкій рівновазі завжди відповідає мінімальне значення потенціальної енергії. В аморфних тілах відстань між атомами різна, і, отже, рівновага нестійка.

Внутрішня будова речовини визначає і її фізичні властивості. Для кристалів головна відмітна властивість — анізотропія. Це залежність фізичних властивостей від напряму в кристалі. Прикладоманізотропії може служити відмінність міцності слюди в різних напрямках або графіту (демонстрація кристалічної ґратки графіту, алмазу, пояснення причини цієї відмінності). Кристали можуть бути анізотропні відносно теплових, оптичних, електричних та інших властивостей.

Аморфні тіла, навпаки, ізотропні, тобто в усіх напрямках їхні фізичні властивості однакові.

Може виникнути питання: для металів, які є кристалічними тілами, властивість анізотропії не проявляється,— чому? Пояснюється це тим, що метали — полікристалічні речовини, тобто складаються з величезної кількості маленьких кристаликів, орієнтація яких один щодо одного хаотична. Тому властивості металів у всіх напрямках однакові. Анізотропія — властивість монокристалів.

Є ще одна відмінна риса кристалів і аморфних тіл. Усім відомо, що кристали мають точно певну температуру плавлення (демонструється плавлення льоду). Для аморфних тіл існує інтервал температур плавлення . Наприклад, смола може плавитися — текти — як під час нагрівання, так і під впливом навантаження (смола, що лежить на столі, з часом розтікається по столу). Текучість наближає аморфні тіла до рідин.

Властивості кристалічних та аморфних тіл учні заносять до таблиці.

Кристалічні тіла

Монокристали

Полікристали

Одиничний кристал (кварц, алмаз)

Тіло, що складається з великої кількості маленьких кристалів (метали, цукор)

Стійка температура плавлення. Кожна речовина має свою температуру плавлення

Анізотропні (залежність властивостей залежно від напряму)

Ізотропні — однакові фізичні властивості по всіх напрямках

Аморфні тіла

Не мають стійкої температури плавлення

Не мають кристалічної будови

Ізотропні

Мають текучість

Мають лише «ближній порядок» у розташуванні частинок

Здатні переходити в кристалічний і рідкий стан

Типи кристалів: атомні (наприклад, алмаз); металічні; йонні (наприклад, NaCl); напівпровідникові (наприклад, силіцій, Cu2O); молекулярні (наприклад, металевий галій, твердий СО2).

3. Застосування кристалів

Близько 80 % усіх природних алмазів і всі штучні алмази використовують у промисловості: алмазні інструменти (свердла, бури, різаки), опорні камені у найточніших механічних хронометрах, тепловідводні підкладки в напівпровідникових електронних мікросхемах.

Висока твердість рубінів, чи корундів, зумовила їхнє широке використання в промисловості: опорні камені для годинників, стрижні-нитководи на фабриках з виготовлення хімічного волокна, стрижень рубінового лазера.

Напівпровідникові кристали є основою всієї сучасної електроніки.

4. Рідкі кристали

Будова молекул рідких кристалів така, що кінці молекул надто слабко взаємодіють один з одним, тоді як бічні поверхні помітно взаємодіють і можуть міцно утримувати молекули в єдиному ансамблі.

Найбільш цікавими для техніки постають холестеричні рідкі кристали. У них напрямок осей молекул у кожному шарі незначно відрізняється один від одного. Кути повороту осей залежать від температури, а від кута повороту залежить забарвлення кристала. Цю залежність використовують для дослідження: виготовляють тонку полімерну плівку з мікроскопічними порожнинами, заповненими холестериком. Коли таку плівку накладають на тіло, то отримують кольорове відображення розподілу температури. Цей же принцип використовують і в рідкокристалічних термометрах.

Найбільш широкого застосування рідкі кристали отримали в буквено-цифрових індикаторах електронних годинників, мікрокалькуляторів тощо.

Потрібна цифра чи буква відтворюється за допомогою комбінації невеличких комірок, виконаних у вигляді смуг. Кожна комірка заповнена рідким кристалом і має два електроди, на які подається напруга. Залежно від величини напруги «загоряються» ті чи інші комірки. Індикатори можна робити надзвичайно мініатюрними, вони потребують мало енергії.

Рідкі кристали використовують у різних керованих екранах, оптичних засувах, плоских телевізійних екранах.

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ, УМІНЬ, НАВИЧОК

Робота в групах (5-7 хвилин).

Експериментальне завдання для групи № 1

Вивчення колекції мінералів і гірських порід

Обладнання: лупа, колекція мінералів і гірських порід, колекція металів.

Мета роботи: ознайомитися з основними особливостями будови твердих тіл.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомтеся з колекцією запропонованих речовин.

2. Користуючись лупою, роздивіться зразки. Відмітьте ті, у яких вам вдалося побачити кристалічну структуру.

3. Дайте відповіді на запитання:

A) Що таке мінерал?

Б) Що таке гірська порода?

B) У яких гірських порід і металів виявлено кристалічну структуру? за якими ознаками ви це з’ясували?

Експериментальне завдання для групи № 2

Вивчення ознак кристалів

Обладнання: кристали солі, мідного купервасу, фотографії кристалів.

Мета: виявити загальні ознаки кристалів.

Порядок виконання роботи

1. Розгляньте кристали запропонованих речовин, фотографії. Зверніть увагу на форму кристалів, плоскі грані, симетрію форм.

2. За допомогою гоніометра і транспортира виміряйте кути між гранями одного з кристалів. Для цього прикладіть кристал до однієї з лінійок біля точки скріплення так, щоб грань кристала була перпендикулярною до площини лінійки. Поверніть другу лінійку до дотику її з другою гранню кристала, що перетинається з першою. Закріпіть взаємне розташування лінійок гвинтом і виміряйте величину кута між ними за допомогою транспортира. Зробіть висновок.

3. Дайте відповідь на питання: які загальні ознаки кристалів?

Експериментальне завдання для групи № 3

Вивчення властивостей твердих тіл

Обладнання: фотографії з зображенням кристалів і аморфних тіл.

Мета роботи: виявити різницю у властивостях кристалів і аморфних тіл.

Порядок виконання роботи

1. Розгляньте фотографії твердих тіл і фотографії їхніх осколків. Зверніть увагу на форму твердого тіла та його осколків.

2. Дайте відповідь на запитання:

А) Які з речовин є кристалічними?

Б) За якими ознаками ви це з’ясували?

Експериментальне завдання для групи № 4

Вивчення властивостей кристалів і аморфних тіл

Обладнання: фотографії кристалічних і аморфних тіл.

Мета: порівняти результат ударної дії на пластинки слюди, гіпсу, скла.

Порядок виконання роботи

1. Уважно розгляньте пластину слюди. Зверніть увагу на розшарування пластини в певному напрямку.

2. Розгляньте фотографії. Зверніть увагу на фігури удару на різних пластинках.

3. Дайте відповідь на питання:

A) У чому полягає властивість анізотропії?

Б) Як проявляється ця властивість у кристалів?

B) У чому полягає властивість ізотропності твердих тіл? як ця властивість проявляється у скла?

Фронтальний експеримент

Спостерігання зростання кристалів із розчину

Обладнання: мікроскоп, предметне скло, скляна паличка, посудина з насиченим розчином кристалічної речовини (наприклад, NaCl, CuSO4).

Мета: спостерігання процесу зростання кристалів речовини в пересиченому водному розчині.

Порядок виконання роботи

1. Помістіть на предметний столик мікроскопа предметне скло, відрегулюйте освітлення і обертанням мікрометричного гвинта добийтеся чіткого зображення поверхні предметного скла.

2. Вийміть предметне скло з затискачів і помістіть на нього за допомогою скляної палички краплю насиченого розчину речовини.

3. Помістіть скло з краплею під об'єктив мікроскопа так, щоб в полі зору було видно край краплі, оскільки перші кристали утворюються зазвичай на краю.

4. Зверніть увагу на те, що кристали ростуть переважно в одному напрямку (в цьому також проявляється анізотропність кристалів).

5. Опишіть спостережуване явище.

Підведення проміжних підсумків

Кожна група інформує учнів про проведені дослідження.

V. РЕФЛЕКСІЯ

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Скласти узагальнювальну таблицю «Внутрішня будова кристалів і їхні властивості»

Інформація про речовину

стан твердого тіла

Кристалічний

Аморфний

монокристали

полікристали

Будова

     

Властивості

     

3. Підготувати інформацію про рідкі кристали.

4. Відповісти на питання

1). Два кубики — один із віконного скла, інший з монокристала кварцу — опустили в гарячу воду. чи збережуть вони свою форму?

2). Як, враховуючи кристалічну структуру твердих тіл (на прикладі моделі просторової ґратки хлористого натрію), пояснити властивість анізотропії?

Категорія: Конспекти уроків з фізики 10 клас (нова програма) | Додав: uthitel (23.02.2019)
Переглядів: 351 | Рейтинг: 0.0/0

Всього коментарів: 0
Имя *:
Email *:
Код *: