Методическая разработка урока по физике 8 класс. Тема "Плавление и отвердевание кристаллических тел
методическая разработка по физике (8 класс) по теме

Урок физики в 8  классе с использованием ИКТ

Тема: "Плавление и отвердевание кристаллических тел
с точки зрения молекулярно-кинетической теории"

Цель урока: научить учащихся понимать суть тепловых процессов – плавление и отвердевание кристаллических тел на основе учения о молекулярном строении вещества, убедить их в постоянстве температуры при плавлении и кристаллизации.

Демонстрации: - модели кристаллических решеток;

- набор кристаллических тел (соль, лед, слюда, выращенные учащимися кристаллы) и аморфных (канифоль, стекло, пластмассы);

- демонстрация плавления льда;

- демонстрация плавления и отвердевания сплава Вуда.

Ход урока

Повторение изученного

Все неорганические вещества при определенных условиях могут находиться в разных агрегатных состояниях.

? В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество?

? Вспомните основные положения МКТ.

? Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел?

При нагревании можно получить такие условия, при которых начинают происходить агрегатные превращения. Слайд №1

Слайд №2 Взаимные превращения газов, жидкостей и твердых тел

?  Какие агрегатные превращения вам уже знакомы? Назовите их.

Изучение нового материала. 

Физический эксперимент: сосуд со льдом, демонстрационный термометр, электроплитка, секундомер.

В ходе эксперимента на доске заполняется таблица и выполняется построение графика зависимости температуры от времени нагрева.

Делается вывод:    1)температура во время плавления остается постоянной

                                2)процесс плавления требует притока энергии

                                3)все подводимое тепло идет на разрушение кристаллической                  решетки

Слайд №3 Демонстрация        

Слайд №4  На графике отражены наблюдения за изменением температуры    двух   кристаллических веществ. Назовите эти вещества.

ответ: I – алюминий,    II – цинк.

Слайд №5  Проанализировать таблицу температур плавления

различных веществ

? Какой из металлов, приведенных в таблице, самый легкоплавкий? Самый тугоплавкий?

? Можно ли расплавить янтарь, держа его в оловянной ложке?(нет)В алюминиевой?(да)

?   Чтобы давать больше света, нить лампы накаливания должна нагреваться до более          высокой температуры. Предложите материал для изготовления нити накаливания.

Выполнение тестового задания (выдается карточка с заданием)

    ?  К каждой из ниже перечисленных ситуаций подберите график, который наиболее верно отражает происходящие с веществом процессы:

      А) медь нагревают и плавят;            

В) цинк нагревают до 400 °С;            Е) латунь  нагревают от 700 до 1200 °С.

С) алюминий нагревают от 500 до 700 °С;

Д) железо, взятое при 1539 °С, нагревают до 1600 °С;

Е) латунь  нагревают от 700 до 1200 °С.

                   №1                                 №2                               №3                                №4

  ответы:  А2      В1      С4      Д3        Е4

? В котельной перестали топить. Вода в отопительной батарее, стоявшей в холодном коридоре, замерзла. Слесарь паяльной лампой отогрел батарею, и из нее потекла вода. Когда лопнула батарея: при замерзании воды или нагревании ее лампой? 

При плавлении и отвердевании происходит изменение объема. С явлением расширения воды при отвердевании вы знакомы из практики. Приведите примеры.(если в бутылку налить воду, то при замерзании объем льда будет больше объема воды и бутылку разорвет)

Увеличение объема воды при замерзании имеет огромное значение в природе. Так как плотность льда меньше, - он плавает в воде, рыбы и другие существа не гибнут во время морозов. Максимальная плотность воды проявляется при температуре 4°C. В интервале температур от 0 до 4°C вода при охлаждении расширяется, а при нагревании сжимается. При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше 1000 кг/м3. В водоемах зимой более охлажденная вода, как менее плотная поднимается вверх, а вблизи дна сохраняется температура 4°C.

Способность воды расширяться при отвердевании должна учитываться при прокладке труб водопровода, водяного отопления.

Вследствие расширения воды при замерзании постепенно увеличиваются трещины в скалах при наступлении морозов, изменяется рельеф земной поверхности.

Слайд №6  СНЕГ – это твердые осадки в виде кристаллов-снежинок.

Снег - это твердые осадки в виде кристаллов – снежинок. Форма снежинок может быть весьма разнообразной.

При температурах, близких к 0°C, чаще всего выпадают сильно разветвленные звездочки, а при более низких температурах – мелкие пластинки, призмы и иглы. При очень сильных морозах снежинки почти не растут, и тогда мы видим искрящиеся на солнце простейшие кристаллы – «алмазную пыль». 

Всего через несколько минут, упав на теплую поверхность, снежинка потеряет свою декоративную структуру, свой уникальный образ, который никогда снова не повторится. Фотография позволяет нам сохранить несколько из этих шедевров, и исследовать их форму. 

Закрепление изученного

Физический эксперимент: сплав Вуда, мерный стакан с горячей водой, держатель.

В ходе эксперимента  обратить внимание на низкую температуру плавления (меньше 100 °C), при охлаждении наблюдается обратный процесс – отвердевание.

Температура плавления у сплавов зависит от концентрации растворенного вещества:

1. Сплав Вуда (50% висмута, 25% свинца, по 12,5% олова и кадмия) - температура плавления 68 °C.
2. Сплав ртути и 8,5% галлия - температура плавления 60 °C.

Слайд №7  Эксперимент

? Какие тепловые процессы были вам продемонстрированы?

? Что называется кристаллизацией? отвердеванием?

? Перечислите условия протекания процесса плавления; отвердевания.

Решение качественных задач

? Люди научились обрабатывать бронзу раньше, чем железо. Чем это можно объяснить?

(температура плавления бронзы ниже, чем железа)

?  Почему в мороз снег скрипит под ногами?

(ломаются сотни тысяч снежинок-кристаллов)

?  Одну из бутылок с водой положили на лед при 0°C, вторую – опустили в воду при  0°C. Замерзнет ли вода в какой-нибудь из них?

(для изменения агрегатного состояния вещества необходимо либо отобрать у него, либо сообщить ему некоторое количество теплоты. Чтобы осуществилась теплопередача, соприкасающиеся тела должны иметь различную температуру. Первая бутылка и лед, вторая бутылка и вода имеют одинаковые температуры, поэтому вода ни в одной из бутылок не замерзнет)

? Объясните явление, описанное в рассказе Э.Шима «Белое, черное» : «…Застывающий гипс, вдруг сам по себе начинает разогреваться … и очень приятно, особенно зимою, положить закоченевшие руки на сахарно-белую, чуть влажную отливку, полную внутренней ласковой теплоты»

(процесс кристаллизации гипса связан с выделением теплоты плавления. Поэтому отливка разогревалась)

? Для скорейшего таяния снега его посыпают солью, а для пониженных температур снег смешивают с солью в соотношении 2:1. Получается, что в первом случае соль вызывает нагревание, а во втором – охлаждение. В чем здесь дело?

(Соленый снег имеет пониженную температуру плавления, поэтому при хорошем доступе внешнего тепла он тает, когда несоленый снег еще твердый (например, на улицах);

При ограниченном доступе тепла – охлаждает помещенное в него тело (например, при изготовлении мороженого)

     Слайд №8  Прав ли был поэт?

Она жила и по стеклу текла,

    Но вдруг ее морозом оковало

    И неподвижной льдинкой капля стала,

     И в мире поубавилось тепла.

Ответ: нет, при отвердевании происходит отдача тепла.

Поглощение теплоты при таянии льда и выделение ее при замерзании воды оказывают значительное влияние на изменение температуры воздуха, особенно вблизи водоемов.

Слайд №9  

Погружение в эпоху (культуротворческая программа лицея №101)

    Из курса истории вам знакомы такие названия как бронзовый, медный железный век.

Всем хорошо знакомы изделия из малахита. Этот камень у нас добывают на Урале. Но камнем этот минерал назвать не совсем правильно, так как  он содержит 57% меди! У малахита есть «собрат» - медный колчедан. На юге Турции около 7 тыс. лет до н.э. в городе каменного века кузнецы занимались «холодной» ковкой меди. Они оббивали медный колчедан каменным молотком и получали кусок в виде проколки, булавки с острым острием. Спустя около трех тысяч лет они уже умели расплавлять медь и придавать изделию необходимую форму. Хотя медь мягче кремния, но инструменты из нее оказались более удобными, чем каменные.

Медь – мягкий металл, поэтому люди искали замену. Сначала это был сплав меди с мышьяком - мышьяковистая бронза, но этот состав был очень вредным.

Примесь олова делала медь более твердой и легкоплавкой. С III-II тысячелетия до н.э. бронза стала основным материалом для производства орудий труда, оружия, посуды, украшений.

Около 3 тыс.лет до н.э. в Шумере металлические изделия начали отливать в формы.

Первые изделия из железа появились в IV тысячелетии до н.э. Это были в основном  украшения. В Египте железо вплоть до XVI в.н.э. считалось драгоценным металлом и ценилось дороже золота. (Вспомните как было получено железо из курса истории - это домашнее задание по желанию.)

Домашнее задание.

1. §§13,14 по учебнику Г.Н.Степановой «Физика – 8»
2. Будет ли кусочек твердого парафина плавать в своем расплаве? Почему? Проверьте сделанное вами предположение экспериментально.
3. К каждой из ниже перечисленных ситуаций начертите график, который, по вашему мнению, отражает характер изменения температуры тела: а) яйцо положили в кастрюльку, чтобы сварить его "вкрутую"; б) последние остатки воды выкипели в забытом на плите чайнике; в) под лучами Солнца воздух на улице нагревается все сильнее; г) купленное мороженое начинает таять (задание на карточке).