Строение газообразных,жидких и твердых тел
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

СТРОЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ, ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Соколова Анастасия Николаевна,

муниципальное общеобразовательное учреждение

“Средняя общеобразовательная школа №76” г.Саратова

Тема урока: " Строение газообразных, жидких и твердых тел "(10 кл)

Цели урока:

• Обучающие: сформулировать основные особенности в строении газов, жидкостей и твердых тел;  установить характер движения и взаимодействия молекул.
• Развивающие: развивать умение применять знания теории на     практике, наблюдательность, самостоятельность, мышление учащихся посредством логических учебных действий.
• Воспитывающие: продолжить формирование представлений о единстве и взаимосвязи явлений природы. 

Планируемые результаты:

Личностные результаты:

• развитие мотивов и смыслов учебно-познавательной деятельности;
• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
• формирование  правильного представления о том, как надо задавать вопросы, в какой последовательности, что, по сути, является развитием мышления учащегося;
• формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нем ответы на поставленные вопросы и излагать его.

Метапредметные результаты        :

Регулятивные:

• развитие познавательного интереса обучающихся и их творческих способностей;
• развитие ценностных ориентаций – осознание практической ценности знаний, их значимости в современной жизни;
• развитие умения планировать и регулировать свои действия в соответствии с поставленной задачей.

Коммуникативные:

• развитие диалогической речи;
• развитие навыков сотрудничества;  

Познавательные:

• формирование  правильного представления о том, как надо задавать вопросы, в какой последовательности, что, по сути, является развитием мышления учащегося.
• развитие умения ориентироваться в своей системе знаний: находить ответы на вопросы, используя свои знания, жизненный опыт и информацию, полученную на предыдущих уроках.

Предметные результаты:                

Знать:

• основные особенности в строении газов, жидкостей и твердых тел.

Уметь:

• формулировать гипотезы, делать выводы, применять полученные знания на  практике; строить модели строения воды, пара и льда в мультимедийной обучающей  программе “Живая физика”. 

Оборудование урока: мультимедийная обучающая  программа “Живая физика”, компьютер.

Тип урока: комбинированный

Методы обучения: метод инверсии, метод коллективного поиска оригинальных идей, метод эвристических вопросов, исследовательский метод

Межпредметные связи: биология, химия

Способ организации: метапредметный урок

Ход урока

1.Организационный этап. (1 мин)

Проверить наличие учебных принадлежностей на столах учащихся. Отметить отсутствующих в журнале. Наладить дисциплину.

2.Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. (2 мин)

Атомы и молекулы могут располагаться в пространстве в произвольном порядке, составить различные вещества, которые под действием внешних условий (температуры, давления) могут находиться в различных агрегатных состояниях.

– Кто назовет эти состояния? (твердое, жидкое, газообразное)

Сегодня на уроке мы рассмотрим  разницу в строении газообразных, жидких и твердых тел, научимся строить компьютерные модели строения веществ в различных агрегатных состояниях. Откройте тетради и запишите тему урока: “Строение газообразных, жидких и твёрдых тел”.

3.Актуализация знаний. (2 мин)

В качестве примера, рассмотрим самое распространённое вещество на Земле – воду. 

–  Какой формулой в химии обозначается вода? (Н2О)

– Что значит эта формула? (один атом кислорода и два атома водорода)

Мы знаем, что  вода бывает разная: твердая – лёд, жидкая – собственно вода, газообразная – пар.

– Отличаются ли молекулы льда и пара от молекулы воды? (Нет)

Молекулы пара и льда также состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода.

– А почему же в одном случае вещество газообразное, в другом жидкое, а в третьем – твердое?

4. Первичное усвоение новых знаний. (10–12 мин)

 Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях.
           Газы. В газах расстояние между атомами или молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул (рис.1). Например, при атмосферном давлении объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в нем молекул.

 Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние между молекулами, но форма молекулы не изменяется (рис.2).

              Рис.1                               Рис.2

 Молекулы с огромными скоростями - сотни метров в секунду - движутся в пространстве. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга в разные стороны подобно бильярдным шарам. Слабые силы притяжения молекул газа не способны удержать их друг возле друга. Поэтому газы могут неограниченно расширяться. Они не сохраняют ни формы, ни объема.
           Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.
         Жидкости. Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу (рис.3), поэтому молекула жидкости ведет себя иначе, чем молекула газа. В жидкостях существует так называемый ближний порядок, т. е. упорядоченное расположение молекул сохраняется на расстояниях, равных нескольким молекулярным диаметрам. Молекула колеблется около своего положения равновесия, сталкиваясь с соседними молекулами. Лишь время от времени она совершает очередной «прыжок», попадая в новое положение равновесия. В этом положении равновесия сила отталкивания равна силе притяжения, т. е. суммарная сила взаимодействия молекулы равна нулю. Время оседлой жизни молекулы воды, т. е. время ее колебаний около одного определенного положения равновесия при комнатной температуре, равно в среднем 10-11 с. Время же одного колебания значительно меньше (10-12-10-13 с). С повышением температуры время оседлой жизни молекул уменьшается.

            Рис.3                                       Рис.4

Характер молекулярного движения в жидкостях, впервые установленный советским физиком Я.И.Френкелем, позволяет понять основные свойства жидкостей.
           Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При уменьшении объема силы отталкивания становятся очень велики . Этим и объясняется малая сжимаемость жидкостей. Как известно, жидкости текучи, т. е. не сохраняют своей формы. Объяснить это можно так. Внешняя сила заметно не меняет числа перескоков молекул в секунду. Но перескоки молекул из одного оседлого положения в другое происходят преимущественно в направлении действия внешней силы (рис.4). Вот почему жидкость течет и принимает форму сосуда.

Твердые тела. Атомы или молекулы твердых тел, в отличие от атомов и молекул жидкостей, колеблются около определенных положений равновесия. По этой причине твердые тела сохраняют не только объем, но и форму. Потенциальная энергия взаимодействия молекул твердого тела существенно больше их кинетической энергии.
          Есть еще одно важное различие между жидкостями и твердыми телами. Жидкость можно сравнить с толпой людей, где отдельные индивидуумы беспокойно толкутся на месте, а твердое тело подобно стройной когорте тех же индивидуумов, которые хотя и не стоят по стойке смирно, но выдерживают между собой в среднем определенные расстояния. Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твердого тела, то получится правильная пространственная решетка, называемая кристаллической.
          На рисунках 5 и 6 изображены кристаллические решетки поваренной соли и алмаза. Внутренний порядок в расположении атомов кристаллов приводит к правильным внешним геометрическим формам.

                     Рис.5                                         Рис.6                           

У газа расстояние l между молекулами много больше размеров молекулr0:l>>r0.
       У жидкостей и твердых тел l≈r0. Молекулы жидкости расположены в беспорядке и время от времени перескакивают из одного оседлого положения в другое.
        У кристаллических твердых тел молекулы (или атомы) расположены строго упорядоченно.

Кристаллизация — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое.

5.Первичная проверка понимания. (1 мин)

– От чего зависит то, что одно и то же вещество может находиться в разных агрегатных состояниях? (от расстояния между частицами, от сил взаимодействия и от скорости движения молекул)

6.Первичное закрепление. (1 мин)

–Что нового вы узнали на урок?

7. Творческое применение и добывание знаний в новой ситуации (проблемные задания) (25–27 мин)

Создание моделей

Модель “Строение газообразных веществ на примере водяного пара ”

1. Запустите программу INTERACTIVE PHYSICS ;
2. Создадим модель. Сначала построим элемент объема, в котором будет находится газообразное вещество. С помощью БРУСКОВ   постройте элемент объема прямоугольной формы. Зафиксируйте стенки объема якорями .

 3.Построим модель молекулы воды. Молекула воды состоит из одного иона кислорода и двух ионов водорода. Создадим ион кислорода. Выберите в шкафу ДИСК  и создайте модель иона кислорода среднего размера. Настроим свойства иона. Двойным щелчком мыши по иону вызовите окно его свойств.

          Задайте:

• Коэффициенты трения – 0, коэффициент упругости – 1;
• Масса: 2.900e-026 кг;
• Заряд:  -3.200e-019 Кл;
• Тип объекта – 3D/Сфера.

           Создадим модель иона водорода. В свойствах иона укажите:

• Коэффициенты трения – 0, коэффициент упругости – 1;
• Масса: 1.700e-027;
• Заряд: 1.600e-019;
• Тип объекта: 3D/Сфера.

   С помощью копирования сделайте 7 ионов кислорода и 14 ионов водорода.

   Свяжем ионы, чтобы они образовывали молекулу воды. Для этого выберем в шкафу ПРУТ и соединим ион кислорода с ионом водорода. Проделаем это для всех ионов.

   4.Укажем направление движения ионов. Для этого выделим ион, поднесем указатель мыши к центру, нажмем на синюю точку и направим вектор скорости в нужную сторону.

    5.Сделаем нашу модель красочной. Для этого выделяем каждый ион и выбираем ОКНО – ИЗОБРАЖЕНИЕ – ЦВЕТ.

   “Спрячем” пруты. Для этого щелкните по пруту, в МЕНЮ выберите ОКНО, ИЗОБРАЖЕНИЕ. В появившемся окне свойств изображения пружины снимите галочку, около надписи ЕСТЬ.  

    Уберем ориентир круга. Для этого выбираем ОКНО – ИЗОБРАЖЕНИЕ и убираем галочку около нужной нам характеристики.

    Поменяем цвет рамки. Сделаем это, так же как и с ионами. Вот что у нас получится (рис.7):

                                                    Рис.7

 6.Настроим среду эксперимента. Сначала отключим гравитацию. Для этого в меню выберите СРЕДА, ГРАВИТАЦИЯ. В окошке поставьте метку, около НЕТ. Выключим режим электростатики. Для этого в меню выберите СРЕДА, ЭЛЕКТРОСТАТИКА. В появившемся окне настройки электростатики поставьте метку около НЕТ.

  7.Модель готова. Запустите модель, щелкнув по кнопке СТАРТ . Закончив наблюдение, щелкните СТОП и СБРОС.

Модель “Кристаллизация молекулы воды ”

  Модель строится аналогично предыдущей модели, отличие только в том, что молекулы, как и ионы нужно связать между собой.

  Выполним аналогичное построение, внеся корректировку. Вот что у нас получится (рис.8):

                                   Рис.8

8.Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. (1 мин)

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. 10 кл., §60, С. 157-160

Список литературы:

1. Физика 10 класс: учеб. для  общеобразоват. учреждений/ Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. – 19–е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 336 с.