Д.И. Менделеев химик, физик. - интегрированный урок
план-конспект урока по физике (8 класс)

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Ржавская средняя общеобразовательная школа»

Пристенского района Курской области

Интегрированный урок:

«Д.И. Менделеев  физик- химик»

Подготовили:

учитель химии   Карташова Л.Н.

учитель физики   Сафонова И.В.

2019 г.

Интегрированный урок (химия + физика) на тему:                                                                "Д. И. Менделеев – физик, химик".

8-й класс

Эпиграф урока «Химия и физика так соединились, что одна без другой в совершенстве быть не могут». М.В. Ломоносов

Форма урока: интегрированный урок.

Цель урока: повысить мотивацию учащихся к изучению химии  и физики через знакомство с жизнью и научными открытиями  Д.И.Менделеева.

Задачи урока:

• Образовательная: познакомить учащихся с научными исследованиями и достижениями Д. И. Менделеева, развивать понятия о Периодической системе, о химическом элементе, признаках химических реакций, рассмотреть строение электронных оболочек атома с учетом принципа Паули, расширять кругозор учащихся; систематизировать базисные знания из курсов 7-8 класса физики и химии, а так же расширить их дополнительными сведениями из истории физики и химии.
• Воспитательная:воспитать чувство ответственности.воспитывать интерес к науке, чувство гордости за свою страну и российского великого ученого Д.И. Менделеева и русского народа давшего  - великого русского ученого, развивать интерес к истории Родины;

• Развивающая: развивать ассоциативное мышление, творческие способности, умение наблюдать. Показать все величие гениального предвидения Д.И. Менделеева сумевшего на основе систематизирования и обобщения создать систему периодических элементов, давшую новый толчок в развитии отечественной науки и науки всего мира.

Тип урока: формирование и совершенствование знаний

Вид урока: путешествие в прошлое

Оборудование:портрет  Д. И.  Менделеева, таблица периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева; компьютерная презентация, видеоролик,

Воздушные шарики, шприц, стеклянная банка.

Реактивы:  серная кислота (конц), нитрат аммония, вода, сульфат меди (обезв)

Ход урока.

I. Сообщение темы и цели урока.(слайд 1)

Учитель  химии: ООН объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы химических элементов. В честь 150 – летия  Периодической таблицы в России и в мире пройдут масштабные мероприятия, посвящённые Дмитрию Ивановичу  Менделееву и его научному наследию.Сменяются события, времена, но остается память о человеке, о подвиге, о судьбе. Наш урок посвящен человеку энциклопедических знаний, человеку, который сделал так много для своей страны и всего мира, что невозможно рассказать обо всех его открытиях и достижениях. Весь мир знает и помнит Дмитрия Ивановича Менделеева.

Учитель физики: Проходит время, сменяются события, но остается память о человеке, о подвиге, о судьбе.

 До тех пор, пока человека помнят, он с нами.

Много великих имён на планете.
Их уважают за подвиг и труд.
Сегодня мы вспомним ярчайшее имя на свете:
Дмитрий Иванович Менделеев – потомки забыть тебя не дадут.

(видеоролик)

УХ: В этом году исполняется 185 лет со дня   рождения русского  ученого, патриота  России Дмитрия  Ивановича  Менделеева и 150  лет со дня открытия–Периодического закона и его графического   отображение  таблицы.

Давайте перелистаем страницы жизненного и научного пути этого ученого, работы которого относятся к химии, физике, геологии, метеорологии и другим наукам.Сам Менделеев утверждал, что его прославили три открытия.                                                          Два из них - исследование упругости газов и теория растворов, а третье - открытие Периодического закона.

Учащийся 1. .(слайд 2)

ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ "Нет стремления более естественного, чем стремление к знанию." - М.Монтень МЕНДЕЛЕЕВ, Дмитрий Иванович ( 1834 - 1907 ) - великий русский ученый; открыл периодический закон химических элементов, являющийся естественно-научной основой современного учения о веществе. Менделееву была вручена медаль Коплея, по своему значению сравнимая с Нобелевской премией, введенной позже. Менделеев опубликовал за свою жизнь 431 научную работу, в том числе 99 работ были посвящены различным областям техники. В области химии Менделеев был физиком, а в физике интересовался химической проблемой. Этот уроженец города Тобольска, закончивший с золотой медалью педагогический институт, говорил о себе: "Сам удивляюсь, чего только я не делывал на своей научной жизни". Он изобрел новый вид пороха, защитил докторскую диссертацию "О соединении спирта с водой", организовал Главную палату мер и весов в России, писал работы по воздухоплаванию, метеорологии, экономике, сельскому хозяйству, народному просвещению. Но свое самое знаменитое открытие Д.И.Менделеев совершил в 1869 году, он открыл Периодический закон, который принес ему всемирную славу. Д.И. Менделеев писал о себе: "Первая моя служба - Родине, вторая - просвещению, третья - промышленности."

Учащийся 2. (слайд 3)

 Как известно, Д. И. Менделеев, составляя периодическую таблицу химических элементов, оставлял пустые места для еще не открытых, но, по его убеждению, существующих в природе элементов. В первую версию таблицы Менделеева вошли 63 элемента, открытые на момент ее создания. В настоящее время почти все клетки таблицы, кроме первой, уже заполнены. Интересно, что первую клетку своей таблицы Менделеев поместил атом Эфира. Кроме того, в дополнение к существующим 8 группам Менделеев ввел новую группу элементов - нулевую с одним единственным элементом, который он назвал Ньютонием. Это был популярный в 19 веке Мировой Эфир! В 1875 г. он изобрел стратостат, а в 1887 г. во время солнечного затмения один поднялся на воздушном шаре для изучения явлений, наблюдаемых при затмении. За этот подвиг Французская Академия наук наградила его золотой медалью, на которой был выбит девиз: "Так идут к звездам!". Этот девиз принадлежал братьям Монгольфье. Д.И. Менделеев был членом более 100 академий и научных обществ всего мира. Увидев однажды корректуру своей статьи, подписанной его полным научным титулом, ученый засмеялся и сказал, что так печатать нельзя, так как титул был длиннее, чем у царя! Д.И.Менделеев был членом Американской, Бельгийской, Венгерской, Датской, Краковской, Римской, Парижской, Прусской и Сербской академий наук, членом-корреспондентом Венгерской академии наук, Королевского Общества наук в Геттенгене, Королевской Академии наук в Риме и Королевской Академии наук в Турине, доктором Геттенгенского, Глазговского, Йельского, Кембриджского, Оксфордского, Принстонского и Эдинбургского университетов. Именем Менделеева названы: подводный хребет в центральной части Северного Ледовитого океана; вулкан нао. Кунашир юго-западнее города Южно-Сахалинск; ледник, находящийся в массиве Вольта; кратер на Луне, вблизи моря Москва; 101-ый химический элемент менделевий.

Учащийся 3: (слайд 4)

 В 1905 году Д. И. Менделеев скажет: «Всего более четыре предмета составили моё имя: периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциации и „Основы химии“. Тут моё богатство. Оно не отнято у кого-нибудь, а произведено мною…». О своём учебнике” Основы химии” он писал: ” любимое дитя моё. В них - мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные научные мысли”. Этот учебник- первое стройное изложение курса неорганической химии на основе Периодического закона, на нём воспитывались многие поколения химиков. Учебник выдержал восемь изданий в России, при жизни автора, переведён на английский, немецкий, французский языки. «Основы химии» – это памятник, который по силе своего замысла и глубине мысли,, является таким же величайшим проявлением человеческого гения, как ”Божественная комедия” Данте, как” Страшный суд” Микеланджело, как “Девятая симфония” Бетховена”. Это ещё одна научная победа и решённая проблема Менделеева.

II. Актуализация знаний:

Учитель химии: В истории развития человеческих знаний немало великих подвигов. Но только не очень многие из них можно сопоставить с тем, что было сделано Д.И. Менделеевым - одним из величайших гениев мира. Научный подвиг Д.И. Менделеева не имеет равных, величина его не только не стирается неумолимым временем, но продолжает расти. И никто не может сказать, будет ли когда-нибудь исчерпано до конца все содержание одного из величайших в науке обобщений - Периодический закон химических элементов Д.И. Менделеева.

Сегодня на уроке мы с вами должны ответить на следующие вопросы:

Вопрос УХ: 1) Строение ПСХЭ.

Ответ ученика: Создав свою периодическую систему, Дмитрий Иванович говорил, что периодическому закону принадлежит будущее. Он тогда просто не знал ничего о строении атома, оказалось - каждая цифра в его периодической системе имеет определенный физический смысл.

Номер периода равен числу энергетических уровней в атоме.

Номер группы равен числу валентных электронов.

Порядковый номер – заряду ядра атома и числу электронов.

Связал строение атома с периодической системой ученик Э. Резерфорда – Генри Мозли.

Вопрос УХ: 2) В каком году был открыт периодический  закон.

Ответ ученика:1869 год 18 марта

Вопрос УХ : 3) Как Д. И. Менделеев сформулировал Периодический закон  и почему

Ответ ученика: Свойства простых веществ, а так же форм и свойств соединений находятся в периодической зависимости от их атомных масс. Потому, сто раньше была известна только атомная масса.

Вопрос УХ : 4) Как формулируется Периодический закон в настоящее время и почему

Ответ ученика:  Свойства простых веществ, а так же форм и свойств соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда атома. Так как уже было открыто  строение атомного ядра

Вопрос УХ: 5) Какие три функции выполнил ПЗ

Ответ ученика: Обобщил, объяснил и спрогнозировал

Вопрос УХ: Назовите мне адрес следующих элементов: азота, магния и гелия.

Ответ ученика: назвать группу и период, где находится элемен

Вопрос Учитель физики: История открытия и строение атома.

Ответ ученика: Доказано, что любая материя состоит из частиц. И это доказательство было приведено греческим ученым – философом Демокритом еще 2500 лет тому назад. Он то и ввел слово « атом», что значит неделимый – крошечная неделимая частица материи, принимающая участие в химических реакциях.

Долго ученые не могли узнать строение атома. В 1911 году английский ученый Эрнст Резерфорд предложил планетарную модель строения атома, основанную на результатах собственных экспериментов и экспериментов Ханса Гейгера.

Согласно модели Резерфорда, атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вся масса атома сосредоточена в ядре, а по орбиталям, как спутники вокруг Земли движутся электроны.

Вопрос УФ: Из каких частиц состоит ядро атома

Ответ ученика: Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. В центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны. Протоны заряжены положительно, а электроны –отрицательно. Накопление большого количества зарядов разного знака вызывает вспышку. Примером гигантского искрового разряда – молния.

Вопрос УФ: Когда была разгадана тайна ПЗ и ПСХЭ

Ответ ученика: Когда было доказано что, порядковый номер элемента в системе численно равен заряду ядра его атома, то стала ясной физическая сущность периодического закона. Тайна периодической системы элементов была разгадана, когда удалось понять сложнейшую структуру атома, строение его внешних электронных оболочек, законы движения электрона вокруг положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Все химические и физические свойства вещества определяются строением атомов.

Работа у доски -3 обучающихся.

Учитель физики: Задание: написать строение следующих атомов серы, углерода, алюминия и ионов S2-, C4+, C4-, Al3+

Учитель физики:

Вопрос УФ: Что означает скобки?

Ответ ученика: это орбитальные уровни

Вопрос УФ: Что такое ионы?

Ответ ученика: Атом, потерявший или приобретенный один или несколько электронов

Учитель физики:

Вопрос УФ:  Как образуются  положительные ионы.

Ответ ученика: Атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Его называют положительным ионом.

Вопрос УФ:  Как образуются  отрицательные ионы.

Ответ ученика: если лишний электрон присоединяется к  нейтральному атому. В этом случае атом приобретает отрицательный заряд и становится отрицательным ионом.

Вопрос УФ:  Покажите на доске где положительные ионы, где отрицательные?

Вопрос УФ:  

Вопрос УФ:  Какое еще название имеют положительные ионы?

Ответ ученика: Катионы

Вопрос УФ:  Какое еще название имеют отрицательные ионы?

Ответ ученика: Анионы

Учитель физики: Когда была разгадана тайна ПЗ и ПСХЭ

Ответ ученика: Когда было доказано что, порядковый номер элемента в системе численно равен заряду ядра его атома, то стала ясной физическая сущность периодического закона. Тайна периодической системы элементов была разгадана, когда удалось понять сложнейшую структуру атома, строение его внешних электронных оболочек, законы движения электрона вокруг положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Все химические и физические свойства вещества определяются строением атомов.

Вопрос УФ: Как распределяются  электроны в атоме ?

Ответ ученика: Электроны распределяются по определенным оболочкам, причем в каждой из оболочек должно содержаться строго определенное число электронов.

Учитель физики: А какое максимальное число электронов может содержаться на каждой оболочке?

Ответ ученика: Это число электронов определяется по формуле N=2n2 , где n – номер оболочки, N-число электронов.

Учитель физики: В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?

Ответ ученика: твердое,  жидкое и газообразное.

Твердые тела: молекулы или атомы колеблются около определенной точки и не могут далеко от нее переместиться;

Жидкости: молекулы жидкости не расходятся на большие расстояния,  поскольку притяжение между молекулами жидкости не так велико, то они могут менять свое положение;

Газы: молекулы газа, двигаются во всех направлениях, почти не притягиваясь  друг к другу.

Физкультминутка: «Живые молекулы» Под музыку показать  состояние молекул в различных агрегатных состояниях.

 Учитель физики (упругие газы): Сам Менделеев утверждал, что его прославили три открытия. Два из них - исследование упругости газов и теория растворов, а третье - открытие Периодического закона.

Более чем за 150 лет, прошедших со дня открытия закона стал ясным физический смысл учения о периодичности, в нем обнаружились новые грани. Периодически изменяются не только свойства химических элементов по мере роста их порядковых номеров в таблице, так же периодически изменяются и повторяются сходные электронные оболочки атомов в зависимости от увеличения заряда ядра и здесь заключается объяснение физических сущности явления периодичности.

С полным основанием Д.И. Менделеева можно отнести к крупнейшим русским физикам второй половины XIX в. К числу крупнейших  его работ относятся исследования в области состояния газов (в 1874 г. вывел обобщенное уравнение состояния идеального газа на основе уравнения французского физика Б. Клапейрона – ввёл в уравнение универсальную газовую постоянную), теплоты сгорания топлива. Ученый-экспериментатор провел глубокие исследования свойств разреженных газов (упругость газов). Он открыл критическую температуру кипения, выше которой вещество не может находиться в жидком состоянии.

 «Сам удивляюсь – чего только я ни делывал на своей научной жизни. И сделано, думаю, недурно» - так на склоне лет прокомментировал великий русский ученый Д.И. Менделеев свою работу по созданию в 1873 году оригинального физического прибора – дифференциального барометра, или высотомера. Он устанавливает зависимость изменения атмосферного давления с высотой.

Менделеев привел в систему разрозненные сведения об изоморфизме, и это сыграло свою роль в развитии геохимии; изучал воздухоплавание, метеорологию, измерение температуры верхних слоев атмосферы.

По своим механическим свойствам газы имеют много общего с жидкостями. Так же как жидкости, они не обладают упругостью по отношению к изменению формы. Отдельные части газа легко могут перемещаться друг относительно друга. Так же и как жидкости, они обладают упругостью относительно деформации всестороннего сжатия. При увеличении внешних давлений объём газа уменьшается. При снятии внешних давлений объем газа возвращается к первоначальному значению.

В существовании упругих свойств газа легко убедиться на опыте.

(Опыт с шарами и шприц)

Цель исследования: изучить свойства газа.

Оборудование: стакан, сосуд с водой, шприц, воздушный шарик.

1. Возьмем детский воздушный шар. Надуем его не очень сильно и завяжем. После этого начнем сдавливать руками. При появлении внешних давлений шар сожмется, его объем уменьшится. Если прекратить сдавливание, шар сразу расправится, как будто у него внутри есть пружины. Силы упругости возникают всегда при попытке изменить объем или форму  твердого тела, при изменении объема жидкости , а также при сжатии газа. Упругость – этот сопротивление изменению объема.

2. Наберите в шприц воздух, заткните пальцем отверстие шприца и попробуйте сжать воздух.

III.  учитель Химии: Теория растворов

Учащийся: На протяжении всей своей научной жизни Д.И. Менделеева не ослабевал его интерес к «растворной» тематике. Наиболее значительные его исследования в этой области относятся к середине 1860-х, а важнейшие - к 1880-м годам. Тем не менее, публикации учёного показывают, что и в другие периоды своего научного творчества он не прерывал изысканий, способствовавших созданию основы его учения о растворах.

УХ: Предположение о существовании в водных растворах гидратов было высказано и обосновано в 80-х годах 19-го столетия Менделеевым, который считал, что процесс растворения является не только физическим, как в то время принималось, но и химическим процессом; что вещества, растворяющиеся в воде, могут образовывать с нею  различные соединения. Об этом свидетельствует прежде всего изучение теплот растворения.

Вопрос: Признаки химических реакций.

Ответ: Изменение окраски, выделение или поглощение тепла, выпадение осадка

Давайте подтвердим гидратную теории растворов, решим одну из научных проблем прошлого века.

Опыт “Свойства кристаллогидратов”.                                                                          В пробирку с несколькими кристаллами обезвоженного медного купороса добавить 1-2 мл воды. Отметить изменение цвета соли.

Опыты – растворения серной кислоты в воде, нитрат аммония в воде.

 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАСТВОРОВ, созданной Менделеевым, сводятся к следующему:                          

1. Образование и существование раствора обусловлено взаимодействиями между всеми частицами, как уже существовавшими, так и образующимися при растворении.                                                                                                                             2. Раствор является динамической системой, в которой распадающиеся соединения находятся в подвижном равновесии с продуктами распада в соответствии с законом действия масс.  При растворении вещества происходят два процесса, связанные с изменениями энергии системы «вещество – растворитель»:                                                                                                                       1) разрушение структуры растворяемого вещества (при этом затрачивается определенная энергия) – реакция эндотермическая.                                                           2) взаимодействие растворителя с частицами растворенного вещества (происходит выделение тепла) – реакция экзотермическая.

Нашей стране нужны свои Менделеевы – великие, способные двинуть её вперед такими же гигантскими шагами, как это сделал в свое время Менделеев.

IV. Подведение итогов. Написать кластер

V.  Домашнее задание

Творческое: написать эссе на тему «Если бы не было  Д. И. Менделеева?»

V. Рефлексия

УХ: Менделеев был одарённым человеком, радеющим за свою страну, прославивший её и мы горды тем, что он является нашим соотечественником.

Во всём мне хочется дойти

До самой сути:

В работе, в поисках пути,

В сердечной смуте.

До сущности протекших дней,

До их причины,

До оснований, до корней,

До сердцевины.

Всё время, схватывая нить

Судеб, событий,

Жить, думать, чувствовать, любить,

Свершать открытья….

Б. Пастернак

Эти строки стихотворения Б.Пастернака выражают жизненное кредо Д.И.Менделеева.

УФ: Вся его жизнь – подвиг во имя процветания России. Отечественной науки и промышленности. Это пример того, как учёный может и должен служить Родине.

   Имя его – символ национальной гордости и славы.

      Учитель предлагает каждому учащемуся самостоятельно написать синквейн по теме урока. Правила составления синквейна:

1строка – существительное, выражающее тему,

2строка – два прилагательных (причастия), характеризующих тему,

3строка – три глагола, описывающих действие в рамках темы,

4строка – фраза из четырех слов, описывающая отношение автора к теме,

5строка – заключение – существительное, ассоциирующееся у автора с темой.

Синквейн: Куртукова Ирина

1.Мендеев

2. Умный, одаренный

3.Создал, исследовал, открыл

4. Д.И. Менделеев  был великим ученым, он создал периодическую систему, исследовал  газы, открыл ПЗ и т.д.

5. Ученый физик-химик

Синквейн: Голощапова Оля

1. Менделеев
2. Великий, составивший
3. Открыл, изобрел, исследовал
4. Д.И. Менделеев  открыл периодический закон, периодическую систему, разработал  учебник химии
5. Д.И. Менделеев   был химиком и физиком

Синквейн: Голощапова Оля

1.  Ученый

2. Открывавший, доказавший

3. Составил, изучил, опубликовал

4. Д.И. Менделеев  был физиком и химиком

5.  Химик- физик

Синквейн: Свинерёва Валерия

1.Мендеев

2. Величественный, увлеченный

3. Открыл, учил, творил

4. Решил все сложные задачи

5.  Физик-химик