к взаимопроверке . Конспект. Продолжительность урока (занятия) 90 минут Методическая информация Тема урока Характеристика твердого состояния вещества Автор учебника или умк, по которому ведётся обучение
 Скачать 41.75 Kb.
|
Ход занятия Проверка домашнего задания: сообщения по теме: «Изменения климата в результате деятельности человека. Физический диктант по теме: Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Добрый день! На предыдущих занятиях мы подробно, шаг за шагом, изучали внутреннее строение, свойства и характеристики вещества в газообразном и жидком состояниях. Какое еще агрегатное состояние вещества вы знаете? Да, совершенно верно – твердое состояние, итак тема нашего сегодняшнего урока: «Характеристика твердого состояния вещества». Эвристическая беседа. Цель беседы: определение темы и мотивации ее изучения студентами посредством включения ассоциативного мышления. В 1912г. произошла трагедия, связанная с существованием двух разновидностей олова. Жидкое топливо, взятое экспедицией Скотта на Южный полюс, находилось в сосудах, запаянных белым оловом. При сильном морозе белое олово превратилось в свою разновидность - серый порошок. Сосуды распаялись, и топливо вылилось. Вывод из этой трагедии напрашивается один: свойства твёрдых тел знать жизненно необходимо. Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в сооружениях, построенных из твердых тел, представляющих собой вещества в кристаллическом состоянии. При проектировании и строительстве необходимо учитывать такие свойства материалов как прочность, твердость, хрупкость, пластичность, термостойкость, износоустойчивость, т.е. знать свойства твердых тел для студентов. Все твердые тела делятся на 3 большие группы: кристаллические, аморфные и композиты. Проблемный вопрос: Почему твердые тела проявляют различные свойства? Практическая часть Работа в парах. Цель: Простые наблюдения, выполненные в этой работе, помогут студентам в дальнейшем понять явления анизотропии, характерные для кристаллических тел. Необходимые материалы: набор кристаллических тел, линза короткофокусная. Сначала предлагается всем рассмотреть кристаллики поваренной соли. Выясняется, что все они имеют форму кубиков. Затем рассматриваются кристаллы медного купороса, обращается внимание на наличие у кристалликов плоских граней, но углы между гранями не такие, как у поваренной соли. После этого рассматриваются кристаллы слюды, которые имеют форму тонких пластинок. Обращается внимание на торец одной из пластинок, расщепленной на множество тонких листочков. Выясняют, что пластинку слюды трудно разорвать, но легко расщепить на более тонкие листочки по плоскостям спайности. Далее переходят к поликристаллическим телам Рассматривают излом цинка и кусочки сахара-рафинада находят грани мелких кристалликов, составляющих кусок металла.. В результатов ваших наблюдений дайте определение кристалла. (студенты дают варианты определения). Из всего сказанного вытекает вывод: Кристаллы – это твердые тела, атомы и молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. При наличии периодичности в расположении атомов (дальнего порядка) твердое тело является кристаллическим. Для наглядного представления внутренней структуры кристалла используют его изображение с помощью кристаллической решетки. Кристаллическая решетка – пространственная структура с регулярным периодически повторяющимся расположением частиц. Положение равновесия. Относительно которых происходят тепловые колебания частиц, являются узлами кристаллической решетки. Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы. Вопрос: «Что означают приставки моно- и поли-?» Монокристалл – одиночный кристалл, твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку. У монокристаллов правильная внешняя форма и углы между внешними гранями постоянные (кварц. алмаз. соль). Поликристалл - твердое тело ,состоящее из большого числа, беспорядочно ориентированных монокристалликов (сахар-рафинад, металлы). Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и обладает симметрией Анизотропия- зависимость физических свойств кристалла от направления. Пример: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определенной плоскости. анизотропны. Поликристаллы- изотропны. Проведение опыта: Поместим сосульку (свечку) над пламенем спиртовки – сосулька тает, но лед (свечка) остаются твердым. Вывод: плавятся кристаллы при строго определенной температуре. Рассматриваются наиболее распространенные аморфные тела: обычное стекло и воск. Обращается внимание на излом стекла, который в отличие от металлов имеет гладкую поверхность с характерными острыми краями. Отсутствие граней. Воск, согретый в ладонях, становится пластичным. Исходя из анализа результатов наблюдений дается определение аморфных тел. Аморфное тело - твердое тело, у которого нет строгого порядка в расположении атомов и молекул. Часто аморфные тела называют переохлажденными жидкостями. Обобщаются свойства аморфных тел: для аморфных тел характерна изотропия и отсутствие точки плавления. Нагревая стеклянную палочку над пламенем, наблюдаем, что стекло постепенно размягчается, но не тает. Вывод: при повышении температуры аморфные тела размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние. Рассматриваются наиболее распространенные аморфные тела: обычное стекло и воск. Обращается внимание на излом стекла, который в отличие от металлов имеет гладкую поверхность с характерными острыми краями. Отсутствие граней. Воск, согретый в ладонях, становится пластичным. Исходя из анализа результатов наблюдений дается определение аморфных тел. Аморфное тело- твердое тело, у которого нет строгого порядка в расположении атомов и молекул. Часто аморфные тела называют переохлажденными жидкостями. Обобщаются свойства аморфных тел: для аморфных тел характерна изотропия и отсутствие точки плавления. Нагревая стеклянную палочку над пламенем, наблюдаем, что стекло постепенно размягчается, но не тает. Вывод: при повышении температуры аморфные тела размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние. Созданы композитные материалы, механические свойства которых превосходят традиционные материалы. Композитные материалы – это искусственно созданные неоднородные материалы, состоящие из двух и более компонентов. Композиты состоят из матрицы и наполнителей. В качестве матрицы применяют полимерные, металлические, углеродные или керамические материалы. Наполнители могут быть из нитевидных кристаллов, волокон или проволоки Созданы композитные материалы, механические свойства которых превосходят традиционные материалы. Композитные материалы – это искусственно созданные неоднородные материалы, состоящие из двух и более компонентов. Композиты состоят из матрицы и наполнителей. В качестве матрицы применяют полимерные, металлические, углеродные или керамические материалы. Наполнители могут быть из нитевидных кристаллов, волокон или проволоки Характеристика твердого состояния вещества Твердые тела, в отличие от жидких, сохраняют не только объем, но и форму. Потенциальная энергия молекул или атомов твердого тела, обусловленная силами притяжения между ними, значительно превышает кинетическую энергию молекул или атомов, которые колеблются около определенных положений равновесия (Е п >> Е к) Если соединить центры положений равновесия атомов, молекул или ионов твердого тела, то получится правильная пространственная решетка, называемая кристаллической. Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве, т.е. для кристаллов характерен дальний порядок в расположении частиц. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. Они представляют собой тела, ограниченные плоскими гранями. У разных монокристаллов одного и того же вещества углы между соответственными гранями одинаковы, что в первую очередь позволяет различать кристаллы. К монокристаллам, встречающимся в природе, относятся горный хрусталь, алмаз, турмалин и др. Для монокристаллов характерна анизотропия. Анизотропия – это зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления. По разным направлениям кристалл имеет различную механическую прочность, по-разному проводит теплоту и электрический ток, имеет разные оптические свойства. Металлы, сплавы и многие горные породы имеют кристаллическую структуру. Если взять большой кусок металла, то ни внешне, ни в физических свойствах кристаллическое строение никак не проявляется. В обычном состоянии металлы не обнаруживают анизотропии. Обычно металл состоит из огромного числа сросшихся друг с другом кристаллов, расположенных беспорядочно. В связи с этим в объеме много больше объема отдельных кристаллов, все направления равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим. Аморфные тела - твердые тела, у которых нет строгого порядка в расположении атомов. Только ближайшие соседние атомы располагаются в некотором порядке. Для таких тел, как и для жидкостей, характерен ближний порядок в расположении атомов. Аморфными являются стекло, пластмассы, смола, канифоль, леденцы и др. Часто одно и то же вещество может быть кристаллическим и аморфным. Все аморфные тела изотропны, то есть их физические свойства одинаковы по всем направлениям. Аморфные тела одновременно упруги (как твердые тела) и текучи (как жидкость). Твердые тела сохраняют форму, но под действием сил, приложенных к ним, форма тел меняется, то есть происходит деформация. Свойства твердых тел Деформацией называется изменение формы или размеров тела. Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Свойство деформированных тел принимать первоначальную форму и объем после прекращения действия внешних сил называется упругостью (пружина, стальные шарики при столкновении и др.). Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, называются пластическими. Свойство деформированных тел сохранять деформацию после прекращения действия внешних сил, называется пластичностью (глина, воск, свинец – при небольших, но длительных воздействиях). Деление материалов на упругие и пластичные условно, т.к. каждый материал обладает упругостью и пластичностью. Опыт показывает, что при постепенном увеличении нагрузок на материал в теле сначала возникают упругие деформации, а затем пластические. В машиностроении также приходится учитывать такие механические свойства как хрупкость и твердость. Существуют материалы, которые при небольших нагрузках упруго деформируются, а при увеличении нагрузки разрушаются прежде, чем у них появится пластическая деформация. Такие материалы называются хрупкими (стекло, кирпич). Хрупкие материалы очень чувствительны к ударной нагрузке. Твердость материала определяется разными способами. Обычно более твердым считается тот материал, который оставляет царапины на поверхности другого материала. Наиболее твердым материалом считается алмаз. На практике при механических воздействиях на твердые тела встречаются различные виды деформаций, такие как деформация растяжения (сжатия), деформации поперечного и продольного изгиба, деформация кручения, деформация сдвига и др. Рассмотрим некоторые из них. Если однородный стержень закрепить одним концом, приложить силу F вдоль оси стержня в направлении от этого конца, то стержень подвергается деформации растяжения. Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами. Если на тот же стержень действовать силой F , направленной к закрепленному концу, то стержень подвергается деформации сжатия. Относительная деформация: ε < 0. Деформации сжатия подвергаются столбы, колонны, стены, фундаменты стен. При растяжении или сжатии изменяется площадь поперечного сечения тела. 2. Деформация сдвига Деформацию, при которой происходит смещение слоев тела друг относительно друга, называют деформацией сдвига. Угол сдвига γ прямо пропорционален величине приложенной силы. Деформацию растяжения характеризуют абсолютным удлинением: ∆ ℓ = ℓ - ℓ0 и относительным удлинением: ε = ∆ ℓ / ℓ0 ℓ0 – начальная длина; ℓ - конечная длина стержня. Закрепление (работа с литературой): создание сравнительной таблицы: аморфные и кристаллические тела, используя учебник. Рефлексия: Заполнить таблицу
Д/задание: Глоссарий: Внутреннее строение планет. Понятие внутреннего трения жидкости и способы его уменьшение. Решение задач: 1.на определение коэффициентов поверхностного натяжения и вязкости; 2.на использование закона Гука и теплового расширения твердых тел и жидкостей.
Закрепление: создание сравнительной таблицы: аморфные и кристаллические тела. Рефлексия Д/задание: Глоссарий: Внутреннее строение планет. Понятие внутреннего трения жидкости и способы его уменьшение. Решение задач: 1.на определение коэффициентов поверхностного натяжения и вязкости; 2.на использование закона Гука и теплового расширения твердых тел и жидкостей. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||