Třída: 10
Typ lekce: vysvětlení nového materiálu
Cíle lekce:
- Návody: zopakovat a systematizovat poznatky o vlastnostech krystalů, zvážit rysy amorfních těles, provést srovnání, zavést pojmy "izotropie", "anizotropie", "polykrystal", "monokrystal".
- Rozvíjející se: rozvoj zájmu o fyziku a matematiku, rozvoj logického myšlení, pozornosti, paměti, samostatnosti při hledání řešení.
- Vzdělávací: formování vědeckého rozhledu, výchova k přesnosti, vzájemná pomoc.
Vzdělávací prostředky:
- Učebnice „Fyzika. Stupeň 10 "Gendenstein L.E.
- Sbírka úloh z fyziky. Gendenstein L.E.
- Projektor, počítač, video materiály (příloha 1).
- Demonstrační zařízení - model krystalové mřížky, vzorky krystalů slídy, křemene.
- Laboratorní vybavení- mikroskopy, vzorky látek - sůl, cukr, cukroví.
Metody výuky:
- Verbální (vysvětlení učitele)
- vizuální (video)
- Praktické ( pilotní studie– pozorování pod mikroskopem, řešení problémů)
Plán lekce:
- Org. okamžik
- Aktualizace a motivace znalostí (recenze)
- Vysvětlení nového materiálu
- Kotvení
- Shrnutí. Domácí práce
Během vyučování
1. Org. okamžik.
2. Dovolte mi připomenout, že pokračujeme ve studiu molekulárně-kinetické teorie.
- Co je hlavním úkolem ICT? (Odpověď: MKT vysvětluje vlastnosti makroskopických těles na základě poznatků o stavbě hmoty a chování molekul).
V předchozích lekcích jsme podrobně zkoumali vlastnosti plynů a kapalin. Abychom dokončili MKT, musíme zvážit vlastnosti pevných látek.
- Jaké znaky o stavbě pevných látek známe z průběhu fyziky? (Odpovědi: molekuly jsou umístěny velmi blízko sebe, interakční síly mezi molekulami jsou velké, molekuly oscilují kolem svých rovnovážných poloh).
Jaké jsou rozdíly ve struktuře kapalin a pevných látek? (Odpověď: v silách interakce mezi molekulami, v uspořádání částic, v rychlostech a typech pohybu molekul).
Hlavním znakem je tedy správné uspořádání atomů, tzn. přítomnost krystalové mřížky, proto se většina pevných látek nazývá krystalická. Existuje však ještě jedna skupina pevných látek, o kterých jsme dosud nemluvili – jedná se o amorfní tělesa. Tématem dnešní lekce je tedy "Krystalická a amorfní tělesa." (Snímek 1)(Příloha 1)
3. Známe některé vlastnosti krystalů. Pamatujete si, co lze říci o tvaru a objemu pevných látek? (Odpověď: tvar i objem jsou zachovány)
Pro systematizaci znalostí o pevných látkách a pro porovnání krystalů a amorfních těles během hodiny vyplníme následující tabulku (tabulka byla předem připravena na tabuli nebo ji lze zobrazit na obrazovce pomocí počítače):
Nakreslete si do sešitu tabulku.
Do kolonky "Krystalová tělesa" napište, co víme o tvaru a objemu krystalických těles.
(Snímek 2)
Obrázek ukazuje krystalové mřížky různých látek. Věnujte pozornost skutečnosti, že čáry spojující pozice atomů tvoří pravidelné geometrické tvary: čtverce, obdélníky, trojúhelníky, 6úhelníky atd.
Tito. krystaly jsou pevné látky, jejichž atomy jsou uspořádány v určitém pořadí (zapište do tabulky).
Správné uspořádání atomů dobře demonstruje model krystalové mřížky.
Demonstrace modely grafitové krystalové mřížky.
(Snímek 3) Z hodin chemie víte, že krystalové mřížky se mohou skládat nejen z neutrálních atomů, ale také z iontů. Na obrázku - iontové krystalové mřížky stolní sůl a chlorid česný. V tomto případě opět pozorujeme správné uspořádání částic v prostoru.
(Snímek 4) Stává se, že stejné atomy tvoří různé látky se zcela odlišnými vlastnostmi v závislosti na typu krystalové mřížky: vlevo - vrstvená mřížka grafitu (jejíž model jsme právě viděli). Grafit je měkká, neprůhledná, vodivá látka. Vpravo je diamant s kaskádovou mřížkou sestávající ze stejných atomů uhlíku. Diamant je průhledný krystal, dielektrikum, nejodolnější látka v přírodě.
(Snímek 5) Grafit a diamant.
Důsledkem správného uspořádání atomů je přítomnost plochých ploch a správný geometrický tvar krystalů (bez ohledu na velikost), symetrie. Věnujte tomu pozornost na následujících snímcích:
(Snímek 6) Jodid olovnatý. Velikosti krystalů jsou různé a tvar se opakuje. Navíc, pokud se krystal rozpadne na kousky, pak budou mít všechny stejný tvar.
(Snímek 7) Diamanty
(Snímek 9) Sněhové vločky.
(Snímek 10) Křemen.
Studie. Na stole máte různé látky a mikroskopy. Upravte světlo v mikroskopu, položte zrnka soli na podložní sklíčko a prohlédněte si je. Která z již uvedených vlastností krystalů je potvrzena pozorováním krystalů soli? (Správný tvar ve formě kostek, jsou viditelné ploché plochy).
Uvnitř krystalu jsou vzdálenosti mezi atomy v různých směrech různé, a proto jsou různé interakce mezi atomy. Zamysleme se nad tím, k čemu to vede.
Podívejme se ještě jednou na model grafitové mřížky.
– Kde jsou atomy pevněji vázány: v samostatných vrstvách nebo mezi vrstvami? (Odpověď: v oddělených vrstvách, protože částice jsou blíže k sobě).
– Jak to může ovlivnit sílu krystalu? (Odpověď: síla bude s největší pravděpodobností jiná).
- Kterým směrem se bude teplo přenášet rychleji - po vrstvě nebo v kolmém směru? (Odpověď: podél vrstvy).
Fyzikální vlastnosti se tedy v různých směrech liší. To se nazývá anizotropie . Zapišme si do tabulky: krystaly anizotropní, tj. jejich fyzikální vlastnosti závisí na směru zvoleném v krystalu(tepelná vodivost, elektrická vodivost, pevnost, optické vlastnosti). To je hlavní vlastnost krystalů!!
Demonstrace kousky slídy a její schopnost snadné delaminace, ale je obtížné rozbít slídovou desku přes vrstvy.
(Snímek 11) Podívejme se ještě na jednu vlastnost krystalů.
Jak se tyto dva objekty liší? (Odpověď: cukr ve formě samostatných zrnek vlevo a slité krystaly vpravo).
Monokrystaly se nazývají monokrystaly a spousta krystalů připájených k sobě - polykrystaly (zapište do tabulky).
(Snímek 12) Příkladem monokrystalů jsou drahé kameny (safíry, rubíny, diamanty). Takto vypadá rubínový krystal v přírodě.
(Snímek 13) U šperků se jim dává dodatečný střih. Všechny kovy jsou polykrystaly.
(Snímek 14) A zde je cukr ve třech stavech: granulovaný cukr, rafinovaný cukr a cukrový cukr.
– Jsou mezi těmito vzorky monokrystaly? (Odpověď: krystalový cukr).
– Je mezi těmito vzorky polykrystal? (Odpověď: rafinovaný cukr).
– Můžeme říci, že lízátko má správný tvar? Má ploché hrany? (Odpovědi: ne).
Studie. Prohlédněte si zrnka cukru a kousky cukroví pod mikroskopem. Co lze říci o tvaru zrn, přítomnosti plochých hran, opakovatelnosti tvaru v různých zrnech? (odpověď: zrnka cukru mají všechny znaky krystalů, zrnka cukroví je nemají).
(Snímek 15) Zde jsou fotografie pořízené mikroskopem: vlevo je zrnko krystalového cukru, vpravo je kousek cukroví. Pozor na naštípané lízátko.
Na rozdíl od krystalů může cukrový bonbón jak praskat, tak měknout, postupně přecházet do tekutého stavu a přitom měnit tvar. Všechna amorfní těla jsou látek, jejichž atomy jsou uspořádány v relativním pořadí, neexistuje striktní opakovatelnost prostorové struktury.(Snímek 16) Důsledkem toho je izotropie- stejné fyzikální vlastnosti v různých směrech (zapište do tabulky).
(Snímek 17) Další příklad látky v krystalickém a amorfním stavu (písek a sklo). Je důležité, že kvůli různým vzdálenostem mezi atomy, a to i v sousedních buňkách, se prostorová mřížka při určité teplotě nezhroutí, jako se to děje u krystalů. Amorfní tělesa mají teplotní rozsah, při kterém látka plynule přechází do kapalného stavu.
(Snímek 18) Příklady amorfních těles jsou pryskyřice, kalafuna, jantar, plastelína a další. .
4. Pro kotvení materiálu odpovídáme na otázky č. 597, č. 598 ze sbírky úloh Rymkeviche A.P., č. 17.26, 17.30 ze sbírky úloh Gendenshteina L.E.
Pokud zbude čas, řešíme problémy z USE (A10, A11).
5 . Domácí práce: doplňte tabulku, §30.
snímek 1
Krystalická a amorfní tělesa
Povrchové napětí kapalin
snímek 2
Základní skupenství hmoty
Plynná kapalina Pevné krystaly Amorfní tělesa Jakákoli látka může být ve 3 stavech agregace, v závislosti na podmínkách (teplota a tlak) Plazma
snímek 3
Krystaly jsou pevné látky, jejichž atomy nebo molekuly zaujímají určité, uspořádané pozice v prostoru.
V krystalických tělesech jsou částice uspořádány v přísném pořadí a tvoří prostorové periodicky se opakující struktury v celém objemu tělesa (řád na dlouhé vzdálenosti).Pro vizuální znázornění těchto struktur se používají prostorové krystalové mřížky v uzlech ve kterých se nacházejí centra atomů nebo molekul dané látky. Nejčastěji je krystalová mřížka postavena z iontů (kladně i záporně nabitých) atomů, které jsou součástí molekuly dané látky.
snímek 4
krystaly
Tavenina při určité teplotě (bod tání) Vlastnosti krystalů závisí na typu krystalové mřížky
Monokrystal je monokrystal Fyzikální vlastnosti: 1) Pravidelný geometrický tvar 2) Konstantní bod tání.
snímek 5
Krystalové mřížky
Molekulární atomový kovový iontový
Molekuly se nacházejí v uzlech. Jsou mezi nimi slabé přitažlivé síly, proto jsou látky těkavé, mají nízké teploty tání a varu a nízkou tvrdost. Led, jód. Uzly jsou jednotlivé atomy. Vazby mezi nimi jsou nejpevnější, látky jsou tedy nejtvrdší, nerozpouštějí se ve vodě, mají vysoké body tání a varu. Diamant (uhlík) Uzly obsahují atomy kovů, které se snadno změní na ionty, když jsou elektrony darovány pro obecné použití. Látky jsou tvárné, plastické, mají kovový lesk, vysokou tepelnou a elektrickou vodivost.V uzlech se nacházejí kladné a záporné ionty. Vazba mezi nimi je pevná, takže látky mají vysokou tvrdost, žáruvzdornost, netěkavé, ale mnohé se mohou rozpouštět ve vodě. Chlorid sodný (sůl)
snímek 6
krystaly
Snímek 7
Kolumbijský smaragd
Čepice Monomakh
Snímek 8
Polykrystaly
Polykrystal vizmutu
Ametyst (druh křemene)
Polykrystaly jsou pevné látky složené z mnoha malých krystalů. Příklady: kovy, kostka cukru.
Snímek 9
Krystalová anizotropie - závislost fyzikální vlastnosti ze směru uvnitř krystalu
Různá mechanická pevnost v různých směrech (slída, grafit) Různá tepelná a elektrická vodivost Různé optické vlastnosti krystalu (různý lom světla - křemen) Všechna krystalická tělesa jsou anizotropní
Snímek 10
Amorfní těla
Jedná se o pevné látky, kde je zachováno pouze uspořádání na krátké vzdálenosti v uspořádání atomů. (Křemík, pryskyřice, sklo, kalafuna, cukrový cukr). Nemají konstantní bod tání a jsou tekuté. Při nízkých teplotách se chovají jako krystalická tělesa a při vysokých jsou jako kapaliny.
snímek 11
Amorfní tělesa jsou izotropní, fyzikální vlastnosti jsou ve všech směrech stejné
Amorfní, zkamenělá míza stromů
snímek 12
tekuté krystaly
Mají současně vlastnosti krystalu a kapaliny (anizotropie a tekutost) Tekuté krystaly - hlavně organická hmota, jehož molekuly mají dlouhý vláknitý tvar nebo tvar plochých desek
snímek 13
Tekutiny
V kapalinách je pozorován řád krátkého dosahu - uspořádané relativní uspořádání (nebo vzájemná orientace v tekutých krystalech) sousedních částic kapaliny uvnitř jejích malých objemů.
Snímek 14
Tekutiny
Struktura je podobná stavbě amorfních těles Rozdíl: mají vysokou tekutost
snímek 15
Kapalina
Povrchové jevy jsou jevy spojené s existencí volného povrchu v kapalině. Přebytečná energie, kterou mají molekuly povrchové vrstvy ve srovnání s molekulami v objemu kapaliny, se nazývá povrchová (přebytečná) energie. Měrná povrchová energie - poměr povrchové energie k ploše σ= E sur/s [σ]=1 J/m2
snímek 16
Počet molekul zbývajících na povrchu kapaliny je takový, že její plocha zůstává pro daný objem kapaliny minimální. Kapky kapaliny mají tvar blízký kulovitému tvaru, jehož povrch je minimální. Vlastní tvar - kulový Povrchové napětí je jev způsobený přitahováním molekul povrchové vrstvy k molekulám uvnitř kapaliny. Síla povrchového napětí je síla směřující tangenciálně k povrchu kapaliny, kolmo k úseku obrysu, který ohraničuje povrch, ve směru jeho smršťování.
snímek 1
Popis snímku:
snímek 2
Popis snímku:
snímek 3
Popis snímku:
snímek 4
Popis snímku:
snímek 5
Popis snímku:
snímek 6
Popis snímku:
Snímek 7
Popis snímku:
Snímek 8
Popis snímku:
Snímek 9
Popis snímku:
Udělejme experiment. Budeme potřebovat kousek plastelíny, stearinovou svíčku a elektrický krb. Umístěte plastelínu a svíčku ve stejné vzdálenosti od krbu. Po nějaké době se část stearinu rozpustí (stane se kapalinou) a část zůstane ve formě pevného kusu. Plastelína za stejnou dobu jen trochu změkne. Po nějaké době se všechen stearin rozpustí a plastelína se postupně „rozptýlí“ po povrchu stolu a měkne víc a víc. Pojďme na experiment. Budeme potřebovat kousek plastelíny, stearinovou svíčku a elektrický krb. Umístěte plastelínu a svíčku ve stejné vzdálenosti od krbu. Po nějaké době se část stearinu rozpustí (stane se kapalinou) a část zůstane ve formě pevného kusu. Plastelína za stejnou dobu jen trochu změkne. Po nějaké době se všechen stearin roztaví a plastelína se postupně „napraví“ po povrchu stolu a měkne stále více
Snímek 10
Popis snímku:
snímek 11
Popis snímku:
Udělejme následující experiment. Do skleněné nálevky vhodíme kousek pryskyřice nebo vosku a necháme v teplé místnosti. Zhruba po měsíci se ukáže, že vosk nabral podobu trychtýře a dokonce z něj začal vytékat ve formě „trysky“ (viz obrázek). Na rozdíl od krystalů, které si zachovávají svůj tvar téměř navždy, jsou amorfní tělesa tekutá i při nízkých teplotách. Proto je lze považovat za velmi husté a viskózní kapaliny. Udělejme následující experiment. Do skleněné nálevky vhodíme kousek pryskyřice nebo vosku a necháme v teplé místnosti. Zhruba po měsíci se ukáže, že vosk nabral podobu trychtýře a dokonce z něj začal vytékat ve formě „trysky“ (viz obrázek). Na rozdíl od krystalů, které si zachovávají svůj tvar téměř navždy, jsou amorfní tělesa tekutá i při nízkých teplotách. Proto je lze považovat za velmi husté a viskózní kapaliny.
snímek 12
Popis snímku:
snímek 13
Popis snímku:
Snímek 14
Popis snímku:
snímek 15
Popis snímku:
snímek 16
Popis snímku:
Snímek 17
Popis snímku:
Snímek 18
Popis snímku:
Snímek 19
Popis snímku:
Snímek 20
Popis snímku:
snímek 21
Popis snímku:
snímek 22
Popis snímku:
snímek 23
Popis snímku:
snímek 24
Popis snímku:
Snímek 25
Popis snímku:
snímek 26
Popis snímku:
Snímek 27
Popis snímku:
Snímek 28
Popis snímku:
Snímek 29
Popis snímku:
snímek 30
Popis snímku:
Snímek 31
Popis snímku:
Všechny deformace těles jsou redukovány na tah (tlak) a smyk. Při elastických deformacích se tvar těla obnovuje a u plastických deformací se neobnovuje. Všechny deformace těles jsou redukovány na tah (tlak) a smyk. Při elastických deformacích se tvar těla obnovuje a u plastických deformací se neobnovuje. Tepelný pohyb způsobuje vibrace atomů (nebo iontů), které tvoří pevné těleso. Amplituda vibrací je obvykle malá ve srovnání s meziatomovými vzdálenostmi a atomy neopouštějí svá místa. Vzhledem k tomu, že atomy v pevné látce jsou vzájemně propojeny, dochází k jejich vibracím ve shodě, takže vlna se šíří tělem určitou rychlostí.
Snímek 33
Popis snímku:
snímek 34
Popis snímku:
krystalický
a amorfní
Připravil: učitel matematiky a fyziky OGBOU SPO "Tulun Agricultural College" Guznyakov Alexander Vasiljevič
Cíle lekce:
výuka-
- koncepty formulářů: krystalické tělo"", "krystalová mřížka", "monokrystal", "polykrystal", "amorfní těleso";
- odhalit hlavní vlastnosti krystalických a amorfních těles;
- rozvíjet schopnost zvýraznit to hlavní;
- rozvíjet schopnost systematizovat materiál;
- rozvíjet kognitivní zájem o předmět pomocí různých forem práce;
- rozvíjet vědecký rozhled.
rozvíjející se-
vzdělávací -
Sotva průhledný led, slábnoucí nad jezerem, krystal pokrýval nehybné trysky.
A.S. Puškin.
A šílený chlad smaragdu, A teplo zlatého topazu, A prostá kalcitová moudrost - Jen oni nebudou klamat ani jednou. V nich, v tichých útržcích vesmíru, jiskří Jiskry věčných harmonií. Povýšený obraz všedního dne V těchto jiskrách bledne a taje. Dávají mír a ochranu, Dávají oheň inspirace, Tkaní v jediném řetězu, S naší křehkostí - články ve věčnosti.
Viktor Slyotov
smaragdové krystaly
Praktická práce
|
Indikace suchý teploměr, °С |
Rozdíl ve čtení suché a mokré teploměry, ° С |
Údaje mokrého teploměru, °С |
|||||||
Určit
vlhkost vzduchu
vstupní test
1. Vyjmenuj tři skupenství hmoty.
- plynné, kapalné, pevné.
2. Doplňte větu.
"Agregovaný stav hmoty je určen umístěním, povahou pohybu a interakcí..."
- molekuly.
vstupní test
3. Najděte shodu mezi stavem agregace látky a vzdáleností mezi molekulami.
- lb; 2a; 3c.
4. Vyjmenujte vlastnosti pevných látek.
- zachovat objem a tvar.
1) plynný;
2) pevné;
3) kapalina.
a) jsou uspořádány uspořádaně, blízko sebe;
b) vzdálenost je mnohonásobně větší než velikost molekul;
c) jsou umístěny náhodně vedle sebe.
vstupní test
5. Doplňte chybějící slova.
"Přechod látky z kapalného do pevného skupenství se nazývá ... nebo ... "
- kalení, krystalizace.
Většina pevných látek kolem nás jsou látky v krystalickém stavu. Patří sem stavební a konstrukční materiály: různé jakosti oceli, různé slitiny kovů, minerály atd. Speciální oblast fyziky - fyzika pevných látek - se zabývá studiem struktury a vlastností pevných látek. Tato oblast fyziky vede ve všech fyzikálních výzkumech. Je to základ moderních technologií.
Fyzika pevných látek
Vlastnosti pevných látek
Nemění se
Nemění se
Jaký je důvod?
Vlastnosti krystalických těles
- teplota tání je konstantní
- Mít krystalovou mřížku
- Každá látka má svůj vlastní bod tání.
- Anizotropní (mechanická pevnost, optické, elektrické, tepelné vlastnosti)
Typy krystalů
Amorfní látky
(jiné řecké ἀ „ne-“ a μορφή „typ, forma“) nemají krystalickou strukturu a na rozdíl od krystalů se neštěpí tvorbou krystalických ploch, jsou zpravidla izotropní, to znamená, že jsou nevykazují různé vlastnosti v různých směrech, nemají určitou teplotu tání.
Vlastnosti amorfních těles
- Nemají konstantní bod tání
- Nemají krystalickou strukturu
- izotropní
- Mít plynulost
- Schopný přejít do krystalického a kapalného stavu.
- Mají pouze „krátký řád“ v uspořádání částic
Minerály
Různé krystaly
Amorfní těla
Podívejte se na kořen
Typy krystalů
Kubický systém
čtyřúhelníkový
Šestihranný
romboedrický
kosočtverečné
Monoklinika
Triklinika
tekuté krystaly
látky, které mají obojí
vlastnosti jako kapaliny (tekutost),
a krystaly (anizotropie).
Aplikace tekutých krystalů
Na bázi tekutých krystalů byly vytvořeny tlakoměry a ultrazvukové detektory. Ale nejslibnější oblastí použití látek z tekutých krystalů jsou informační technologie. Od prvních ukazatelů, které každý zná z elektronických hodinek, k barevným televizorům s obrazovkou z tekutých krystalů o velikosti pohlednice uběhlo jen pár let. Tyto televizory poskytují velmi Vysoká kvalita, která spotřebovává zanedbatelné množství energie z baterie nebo baterie malé velikosti.
Diamantové řezání
Diamant je uznáván jako nejkrásnější a nejčastěji používaná forma briliantového brusu, vytvořená pro optimální kombinaci brilantnosti a "hry" světla, odhalující drahokamy vlastnosti diamantu.
Diamant "Shah"
Diamant "Orlov"
Řešení problému
1. Koule vyrobená z monokrystalu může při zahřátí měnit nejen objem, ale i tvar. Proč?
Odpovědět :
V důsledku anizotropie se krystaly při zahřívání nerovnoměrně roztahují.
Řešení problému
2. Jaký je původ vzorů na povrchu pozinkovaného železa?
Odpovědět :
V důsledku krystalizace zinku se objevují vzory.
výstupní test
1. Doplňte větu.
„Závislost fyzikálních vlastností na směru uvnitř krystalu se nazývá…“
- anizotropie.
2. Doplňte chybějící slova.
"Pevná tělesa se dělí na... a ..."
- krystalické a amorfní.
3. Najděte shodu mezi pevnými látkami a krystaly.
- la; 2b.
4. Najděte shodu mezi látkou a jejím skupenstvím.
- lb; 2c; 3b; 4a.
výstupní test
výstupní test
5. Najděte shodu mezi tělesy a teplotou tání.
- lb; 2a.
Více se můžete dozvědět: http://ru.wikipedia.org/wiki; http://physics.ru/courses/op25part1/content/chapter3/section/paragraph6/theory.html; http://www.alhimik.ru/stroenie/gl_17.html; http://bse.sci-lib.com/article109296.html; http://fizika2010.ucoz.ru/socnav/prep/phis001/kris.html.
krystalický
